WO2011080171A2 - MEßSYSTEM MIT EINEM MEßWANDLER VOM VIBRATIONSTYP - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a, esp. As a compact meter and / or a Coriolis Masse knockfluß- measuring device trained, measuring system for flowable, esp. Fluid, media, which at least temporarily flowed through during operation of medium from at least one of the flowing medium characterizing Measured variable, in particular a mass flow, a density, a viscosity, etc., influenced vibration-type primary signals generating primary signals as well as a converter electronics electrically coupled to the transducer and supplied by the transducer primary signals to measured values.
- Measured variable in particular a mass flow, a density, a viscosity, etc.
- measuring systems are often used to determine characteristic measured variables of media flowing in a process line, for example a pipeline, for example liquids and / or gases which induce reaction forces, for example Coriolis forces, in the flowing medium by means of a transducer of the vibration type and a converter electronics connected thereto, usually accommodated in a separate electronics housing, and return the at least one measured variable, for example a mass flow rate, of a density , a viscosity or another process parameter, correspondingly generate measured values.
- Such measuring systems often formed by means of an in-line meter in compact design with integrated transducer, such as a Coriolis mass flow meter, have long been known and have proven themselves in industrial use.
- Examples of such measuring systems with a transducer of the vibration type or individual components thereof are, for example, in EP-A 317 340, JP-A 8-13631 1, JP-A 9-015015, US-A 2007/01 19264th , US-A 2007/01 19265, US-A 2007/0151370, US-A 2007/0151371, US-A 2007/0186685, US-A 2008/0034893, US-A 2008/0141789, US-A 46 80 974, US-A 47 38 144, US-A 47 77 833, US-A 48 01 897, US-A 48 23 614, US-A 48 79 91 1, US -A 50 09 109, US-A 50 24 104, US-A 50 50 439, US-A 52 91 792, US-A 53 59 881, US-A 53 98 554, US-A 54 76 013, US-A 55 31 126, US-A 56 02 345, US-A 56 91 485, US-A
- Each of the transducers shown therein comprises at least one accommodated in a transducer housing, in
- the at least one measuring tube is vibrated for the purpose of generating vibrations through the medium flowing through it.
- these are mostly integrated via an inlet flow divider extending between the measuring tubes and an inlet-side connecting flange and via an outlet-side flow divider extending between the measuring tubes and an outlet-side connecting flange into the process line.
- the latter usually communicates via an inlet side opening in
- each of the transducers shown with a single measuring tube in each case comprises at least one one-piece or multi-part executed, for example, tube, box or plate, counter-oscillator, which is coupled to form a first coupling zone inlet side to the measuring tube and the outlet side to form a second coupling zone the measuring tube is coupled, and which rests in operation substantially or the measuring tube gegentechnisch, ie the same frequency and out of phase, oscillates.
- the inner part of the transducer formed by means of measuring tube and counteroscillator is mostly alone by means of two connecting pipe pieces, which communicates the measuring tube in operation with the process line, held in a protective transducer housing, esp.
- the counteroscillator substantially tubular and formed as a substantially straight hollow cylinder, which is arranged in the transducer so that the measuring tube is at least partially encased by the counteroscillator.
- materials for such counter-oscillators esp. Also when using titanium, tantalum or zirconium for the measuring tube, usually
- the so-called Nutzmode - is usually in transducers with curved, for example U-, V- or ⁇ -like shaped, measuring tube that Selected natural vibration mode in which the measuring tube oscillates at least proportionally at a lowest natural resonant frequency about an imaginary longitudinal axis of the transducer in the manner of a cantilevered at one end cantilever, whereby in the medium flowing through mass-dependent Coriolis forces are induced.
- these Coriolis force-forced cantilever oscillations in Coriolis mode usually correspond to those natural vibration modes in which the measuring tube also executes torsional vibrations about an imaginary vertical axis oriented perpendicular to the longitudinal axis.
- such a useful mode is often selected in which the measuring tube executes bending oscillations essentially in a single imaginary oscillation plane, at least proportionally, so that the oscillations in the Coriolis mode
- Oscillation frequency are formed. Due to the superimposition of useful and Coriolis mode, the means of the sensor arrangement on the inlet side and outlet side detected vibrations of the vibrating measuring tube on a dependent on the mass flow, measurable phase difference.
- the measuring tubes are made of such, e.g. Operated in Coriolis mass flow meters, measuring transducers in operation at a momentary natural resonant frequency of the selected waveform for the Nutzmode, esp. At constant-controlled amplitude of vibration excited. Since this resonant frequency is particularly dependent on the instantaneous density of the medium, in addition to the mass flow rate, the density of flowing media can also be measured by means of commercially available Coriolis mass flow meters.
- transducers comprise a sensor arrangement with, in particular electro-dynamic, vibration sensors for at least selective detection of inlet-side and Auslledge furnisher oscillations of the at least one measuring tube, esp. Those in Coriolis mode, and for generating the process parameters to be detected, such as the mass flow or the density , affected, serving as primary signals of the transducer electrical
- Sensor signals may also be used at least temporarily as a vibration sensor and / or a vibration sensor at least temporarily as a vibration exciter at transducers of the type in question, the vibration exciter at least.
- the exciter arrangement of transducers of the type in question usually has at least one electrodynamic and / or differentially acting on the at least one measuring tube and the possibly existing counteroscillator or possibly existing other measuring tube vibration exciter, while the sensor arrangement an inlet side, usually also electrodynamic, Vibration sensor and at least one substantially identical outlet-side vibration sensor comprises.
- Such electrodynamic and / or differential vibration exciter commercially available transducers of the vibration type are at least temporarily by a current - in transducers with a measuring tube and a counteroscillator coupled thereto mostly fixed to the latter - magnetic coil and interacting with the at least one magnetic coil, esp.
- a current - in transducers with a measuring tube and a counteroscillator coupled thereto mostly fixed to the latter - magnetic coil and interacting with the at least one magnetic coil, esp.
- an anchor rather elongated, esp. Rod-shaped, permanent magnet formed, which is fixed according to the measuring tube to be moved.
- the permanent magnet and serving as excitation coil magnetic coil are usually aligned so that they are in the
- the exciter assembly is usually designed and placed in the transducer that it acts substantially centrally on the at least one measuring tube.
- Exciter arrangement as shown for example in the US-A 57 96 010, US-B 68 40 109, US-B 70 77 014 or US-B 70 17 424 proposed transducers, usually at least selectively along an imaginary central Peripheral line of the measuring tube fixed to the outside of this.
- transducers usually at least selectively along an imaginary central Peripheral line of the measuring tube fixed to the outside of this.
- Vibrators formed exciters can, as u.a. in US-B 65 57 422, US-A 60 92 429 or US-A 48 23 614 proposed, for example, by means of two not in the center of the measuring tube, but rather on or outlet side fixed to this
- Vibrators formed excitation arrangements are used or, as proposed, inter alia, in US-B 62 23 605 or US-A 55 31 126, for example, by means of a formed between the possibly existing counteroscillator and the transducer housing vibration exciter arrangements can be used.
- the vibration sensors of the sensor arrangement as already indicated, at least to the extent substantially identical in construction as the at least one Vibration generator, as they work on the same principle of action.
- the vibration sensors of such a sensor arrangement are usually each by means of at least one - usually at the existing counter-oscillator - at least temporarily interspersed by a variable magnetic field and thus at least temporarily acted upon by an induced measuring voltage and fixed to the measuring tube, with the at least one Coil is made up of co-acting permanent magnetic armature that provides the magnetic field.
- Each of the aforementioned coils is also by means of at least one pair of electrical
- Transducer housing are guided.
- Measuring system is installed, quite relevant parameters - for example, by the transducer and insofar as the measuring system itself provoked - pressure drop in the flow to be; this in particular also for the case that the medium is formed in two or more phases, such as a liquid-gas mixture, and / or that in operation with undesirable cavitation due
- a drop across the transducer pressure difference in operation for example, determined that at a first pressure measuring in the inlet region of the transducer or immediately upstream thereof by means of a first pressure sensor, a first static pressure in the flowing medium and at a second pressure measuring in the outlet of the transducer or immediately downstream thereof by means of an additional second pressure sensor detects a second static pressure in the flowing medium and, by means of hydraulic pressure measuring and / or by means of the respective converter electronics return to a corresponding
- Pressure difference measurement known by means of transducers vibration-type solutions, however, is to be seen in that either correspondingly modified excitation arrangements and / or be used according to modified driver electronics or additional pressure sensors are provided. Along with this, both the design effort of the
- An object of the invention is therefore formed by means of transducers of the vibration type
- Pressure difference in the flowing medium is possible; this in particular also using the proven in such measuring systems measurement technique, such as established
- the invention in a measuring system, such as compact meter and / or Coriolis mass flow meter, for, for example, in pipelines, flowing media, which measuring system during operation of a medium, such as a gas and / or a liquid , a paste or a powder or other flowable material, flowed through vibration-type transducers for generating with the parameters of the flowing medium, such as a mass flow rate, a density and / or viscosity, corresponding primary signals and an electrically coupled to the transducer converter electronics ( ME) for driving the transducer and for evaluating supplied by the transducer primary signals.
- a medium such as a gas and / or a liquid , a paste or a powder or other flowable material
- the transducer has at least one measuring tube for guiding flowing medium, at least one electro-mechanical, for example electrodynamic, vibration exciter for exciting and / or maintaining vibrations of the at least one measuring tube, for example bending vibrations of the at least one measuring tube about a first measuring tube end on the inlet side of the measuring tube and an outlet-side second measuring tube end of the measuring tube imaginary connecting imaginary
- Vibration axis with a natural resonant frequency of the transducer Vibration axis with a natural resonant frequency of the transducer
- electrodynamic, first vibration sensor for detecting, for example, inlet side vibrations of at least the at least one measuring tube and for generating a, for example inlet side, vibrations of at least the at least one measuring tube
- representative first primary signal of the transducer and one, for example
- the converter electronics in turn supplies at least one vibration, for example bending vibrations, of the at least one measuring tube providing driver signal for the vibration exciter, and generated by means of the first primary signal and by means of the second primary signal and using one, for example in a volatile data memory of the converter electronics internally held and / or generated in operation by means of the driver signal and / or by means of at least one of the primary signals, one
- the invention consists in a method for measuring a pressure difference occurring within a flowing medium, which method comprises the steps of: flowing the medium through at least one measuring tube;
- the converter electronics generates the Reynolds number measured value by means of the driver signal.
- the converter electronics generates the Reynolds number measured value by means of the first primary signal and / or by means of the second primary signal.
- the converter electronics the pressure difference measured value using a, for example, in a volatile data memory of the converter electronics internally held and / or in operation by means of the driver signal and / or by means of at least one generated the primary signals,
- Viscosity measured value generated which represents a viscosity, ⁇ , of medium flowing in the transducer.
- This refinement of the invention further provides that the converter electronics generates the viscosity measured value by means of the driver signal and / or that the Converter electronics generates the viscosity reading using the first primary signal and / or the second primary signal.
- the converter electronics for determining the pressure difference measured value by means of the first primary signal and by means of the second primary signal generates a phase difference measured value which exists between the first primary signal and the second primary signal, for example, from a
- Mass flow rate, m dependent on the medium flowing in the transducer, phase difference, ⁇ represented.
- the converter electronics for determining the pressure difference measured value and / or for generating a density measured value representing a density, p, of flowing medium in the transducer based on at least one of the primary signals and / / or generates on the basis of the at least one driver signal a frequency measured value, which has a vibration frequency, f exc , of vibrations of the at least one measuring tube, for example of bending oscillations of the at least one
- Measuring tube to an inlet-side first Meßrohrende the measuring tube and an outlet-side second Meßrohrende the measuring tube imaginary connecting imaginary axis of vibration with a natural resonant frequency of the transducer, represents.
- the converter electronics for determining the pressure difference measured value by means of the first primary signal and by means of the second primary signal generates a mass flow rate measurement, the one
- the converter electronics generate the Reynolds number reading using a mass flow rate representative of a mass flow rate, m, of fluid flowing in the transducer.
- the transducer electronics generate the Reynolds number reading using a viscosity reading representing a viscosity, 77, of the medium flowing in the transducer.
- the converter electronics the Reynolds number reading using both a one Mass flow rate, m, of medium flowing in the transducer
- the converter electronics the pressure difference measured value using a, for example, in a volatile data memory of the converter electronics internally held and / or in operation by means of the driver signal and / or by means of at least one generated the primary signals, density measured value, which represents a density, p, of medium flowing in the transducer.
- the converter electronics for determining the pressure difference measured value by means of the first primary signal and by means of the second primary signal generates a flow energy measured value of one of a density, p, and a flow rate, U, dependent on the medium flowing in the transducer kinetic energy, pil 2 , represented by medium flowing in the transducer.
- the converter electronics for determining the pressure difference measured value generates a pressure drop coefficient, which is dependent on the current Reynolds number, Re, the flowing medium pressure drop across the transducer, based on a represents instantaneous kinetic energy of the flowing medium in the transducer.
- the converter electronics using the pressure difference measured value and on the basis of one, for example, in a volatile data memory of the converter electronics internally held, first pressure reading, the one, for example, upstream of Outlet of the
- Measured transducer represents first pressure, generates a second pressure-measured value, which represents a, for example, minimum and / or classified for the measuring system as critical, static pressure, p cr it, within the flowing medium.
- This refinement of the invention further provides that the converter electronics generates an alarm using the second pressure measured value, which signals a drop below a predefined, minimum permissible static pressure in the medium, for example visually and / or acoustically perceptible signals; and / or that the transducer electronics using the second pressure reading generates an alarm that signals a, for example, impending occurrence of cavitation in the medium, for example, visually and / or acoustically perceptible.
- this pressure reading for generating a static pressure prevailing in the flowing medium further comprises detecting, for example, upstream of an inlet end of the transducer or downstream of an outlet end of the transducer, in a pipeline carrying the medium prevailing static pressure communicating in operation with the transducer electronics pressure sensor.
- the converter electronics using the pressure difference measured value generates an alarm that exceeds a predefined, maximum allowable lowering of static pressure in the medium flowing through the transducer, for example visually and / or audible, signaled; and / or that the converter electronics using the
- Pressure difference measured value generates an alarm that signals a provoked by the transducer, excessive pressure drop in the medium, for example, visually and / or acoustically perceptible signals.
- the transducer further comprises a transducer housing with a, esp. A connecting flange for a medium the
- Measuring transducer feeding line segment having, inlet side first housing end and a, esp.
- a connecting flange for a medium from the transducer laxative line segment having, outlet side second housing end.
- This embodiment of the invention further provides that the inlet-side first housing end of the Meßwandler- housing by means of a two spaced apart flow openings
- the transducer comprises two parallel measuring tubes for guiding flowing medium, of which a first measuring tube with an inlet side first Meßrohrende in a first flow opening of the first flow divider and with an outlet side second Meßrohrende in a first
- Flow opening of the second flow divider opens, and a second measuring tube opens with an inlet side first Meßrohrende in a second flow opening of the first flow divider and with an outlet side second Meßrohrende in a second flow opening of the second flow divider.
- this further comprises steps of exciting the at least one measuring tube into vibrations, for example bending vibrations an inlet-side first measuring tube end of the measuring tube and an outlet-side second
- the method further comprises a step of using the first primary signal and / or the second primary signal to generate the Reynolds number measured value, esp. Also for generating a density of the flowing medium representing a density measured value and / or for generating a a Massend flow rate of the flowing medium representing mass flow rate measurement.
- a basic idea of the invention is, in particular, also using a few measured values established for the measurement of the medium, such as the mass flow rate, the density, the viscosity and / or the Reynolds number, which are typically present anyway in measuring systems of the type in question be determined internally, and / or on the basis of a few, by means of the transducer electronics such Meßsysteme typically internally generated operating parameters, such as a phase difference between the inlet and outlet oscillations of the at least one measuring tube representing primary signals, their signal frequency and / or amplitude, or the typically derived anyway, to determine a pressure difference as another interesting measure of interest.
- the invention is also based on the surprising finding that even alone based on the aforementioned operating parameters or derived therefrom in
- Measuring systems of the type in question typically measured anyway as well as a few especially before - especially in the course of an already be performed wet calibration - to be determined measuring system specific fixed pressure differences in the medium flowing through the transducer with a also for purposes of alerting critical operating conditions, such as cavitation in the flowing medium, sufficiently good accuracy can be determined; This also applies over a very wide Reynolds number range, ie for both laminar and turbulent flow.
- An advantage of the invention is in particular that the
- Fig. 1 a, b shows a variant of a trained as a compact meter measuring system for in
- FIG. 2a, b another variant of a compact measuring device designed as measuring system for in
- FIG. 3 schematically in the manner of a block diagram a, esp. Also for a measuring system according to Figures 1 a, 1 b, 2 a, 2 b, suitable, converter electronics with connected thereto transducer of the vibration type.
- Fig. 4, 5 in, partially in section or in perspective, views a variant of, esp.
- a measuring system according to Figures 1 a, 1 b suitable, transducer of the vibration type
- Fig. 6, 7 in, partly in section or in perspective views, a further variant of, esp.
- a measuring system according to Figures 2a, 2b suitable, transducer of the vibration type
- Fig. 8 to 1 1 results of in connection with the invention, esp. Using computer-based simulation programs and / or real measuring systems in the laboratory, carried out experimental studies or derived therefrom, the determination of a pressure difference in a by a transducer from
- 1 a, 1 b and 2 a, 2 b is a variant of one in a process line, such as a pipeline industrial plant, insertable, for example, by means of Coriolis mass flowmeter, density meter, Viskosticiansmeß réelle or the like formed, measuring system for flowable, esp fluid, media, presented, that in particular to the measuring and / or monitoring a pressure difference from a medium flowing in the process line, possibly also measuring and / or monitoring at least one further physical quantity of the medium, such as a mass flow rate, a density, a viscosity or the like.
- the measuring system realized here by means of an in-line measuring device of a compact design comprises a transducer of the vibration type connected to the process line via an inlet end # 1 1 1 and an outlet end # 1 12, which transducer is in operation
- the transducer driving circuit Exc serving to drive the transducer driving circuit Exc and a primary signals of the transducer MW processing, for example, by means of a microcomputer and / or in operation with the driver circuit Exc communicating, measuring and evaluation circuit ⁇ the measuring system is electrically connected, the at least one measured variable, such as provides the instantaneous or totalized mass flow, representative readings.
- the measuring system further comprise at least temporarily communicating with the converter electronics display and control HMI, such as a in Electronics housing behind a window provided therein correspondingly placed LCD, OLED or TFT display and a corresponding input keyboard and / or a touch screen.
- the converter electronics ME in particular programmable and / or remotely configurable, can furthermore be designed so that, during operation of the in-line measuring device, they are connected to a superordinate electronic system
- Data processing system such as a programmable logic controller (PLC), a personal computer and / or a workstation, via data transmission system, such as a fieldbus system and / or wirelessly, measuring and / or other operating data exchange, such as current measurements or the control of In -Imeters serving adjustment and / or diagnostic values.
- PLC programmable logic controller
- the converter electronics ME for example, have such an internal power supply circuit NRG, which in operation of a in the
- the converter Electronics are further designed so that they can be electrically connected by means of a, for example, configured as a 4-20 mA current loop, two-wire connection 2L with the external electronic data processing system and are supplied with electrical energy and can transmit measured values to the data processing system.
- the converter electronics ME may have a corresponding communication interface COM for data communication in accordance with one of the relevant industry standards.
- the electrical connection of the transducer to the aforementioned converter electronics can be done by means of appropriate leads, which are out of the electronics housing 200, for example via cable feedthrough, out and at least partially routed within the transducer housing.
- the leads may be at least partially as electrical, at least partially formed in wrapped by an electrical insulation wires, eg inform of "twisted pair" cables, ribbon cables and / or coaxial cables.
- the connection lines can also be formed, at least in sections, by means of conductor tracks of a, in particular flexible, optionally painted circuit board, cf. this also the aforementioned US-B 67 1 1 958 or US-A 53 49 872.
- transducer MW is generally used in a flowing medium, such as a gas and / or a liquid, mechanical
- Reaction forces e.g. Mass flow-dependent Coriolis forces, density-dependent inertial forces and / or viscosity-dependent frictional forces to produce, the measurable, esp. Sensory detectable, act back on the transducer. Derived from these reaction forces, e.g. a mass flow m, a density p and / or a viscosity ⁇ of the medium are measured.
- Each of the transducers comprises for this purpose in each case a arranged in a transducer housing 100, the physical-electrical conversion of the at least one parameter to be measured actually acting inner part.
- the transducer housing 100 may also serve to house the electronics housing 200 of the in-line meter
- the inner part of the transducer generally comprises at least a first - in the embodiment shown in FIGS. 4 and 5 at least one
- Meßrohrende 1 1 # and an outlet-side second Meßrohrende 12 # extends with a swing length and for generating the aforementioned reaction forces in operation at least over his
- the oscillation length corresponds to a length of one within lumens running imaginary middle or gravity line (imaginary connecting line through the
- transducer in the embodiment shown in FIGS. 4 and 5 has only a single curved measuring tube and at least as far as in its mechanical structure as well as its operating principle proposed in US-B 73 60 451 or US-B 66 66 098 or on the part of the applicant under the type designation "PROMASS H", “PROMASS P” or " PROMASS S "commercially available transducers is similar - for the realization of the invention of course also transducers can serve with straight and / or more than one measuring tube, approximately comparable to those in the aforementioned US-A 60 06 609, US-B 65 13 393, US B 70 17 424, US-B 68 40 109, US-B 69 20 798, US-A 57 96 01 1, US-A 57 31 527 or US-A 56 02 345 shown or, for example, the part of the application Erin under the type designation "PROMASS I", “PROMASS M” or "PROMASS E” or "PROMASS
- Flow divider possibly additionally by means of at least one inlet-side coupling element and at least one outlet-side coupling element, mechanically coupled to each other and / or identical and / or curved and / or parallel, measuring tubes for guiding medium to be measured, which in operation for generating the primary signals vibrate at least temporarily, for example at the same frequency on a common oscillation frequency, but opposite to each other in phase.
- measuring tubes for guiding medium to be measured, which in operation for generating the primary signals vibrate at least temporarily, for example at the same frequency on a common oscillation frequency, but opposite to each other in phase.
- Measuring transducer such as in Fig. 6 and 7 shown schematically, therefore, in addition to the first measuring tube 10, a second measuring tube 10 'that on the inlet side by forming a first coupling zone by means of a, for example plate-shaped, first coupler element and forming a second coupling zone by means of a For example, plate-shaped and / or identical to the first coupler element, the second coupler element with the first measuring tube 10 is mechanically connected. Also in this case, the first coupling zone defines one each
- measuring tubes 10, 10 'to the leading of serves measuring medium opens each of the two measuring tubes according to a further embodiment of this second variant of the transducer according to the invention on the inlet side into one of two spaced apart flow openings of the dividing inflowing medium in two partial flows serving first flow divider 15 and the outlet side in each one of two spaced-apart flow openings of the re-merging of the partial flows serving second flow divider 16, so that so that both measuring tubes are simultaneously and parallel flows through the medium during operation of the measuring system.
- the flow dividers are an integral part of the extent so far
- Meßwandlergepuses as by means of the first flow divider, an inlet end # 1 1 1 of the transducer defining the inlet side first housing end and by means of the second
- the at least one measuring tube 10 is in each case shaped so that the aforementioned center line, as quite normal in transducers of the type in question, is located in an imaginary tube plane of the transducer.
- the at least one measuring tube 10 during operation is vibrated so that it oscillates around a vibration axis, esp. In a bending mode, the parallel to an imaginary connecting the two Meßrohrenden 1 1 #, 12 # imaginary connecting axis is coincident.
- the at least one measuring tube 10 is further shaped and arranged in the transducer, that said connecting axis imaginary connecting imaginary substantially parallel to an inlet and outlet end of the transducer
- Longitudinal axis L of the transducer extends, possibly also coincident.
- the at least one, for example made of stainless steel, titanium, tantalum or zirconium or an alloy thereof, measuring tube 10 of the transducer and insofar also extending within lumens imaginary center line of the measuring tube 10 may, for example, substantially U-shaped or, as in the 4 and 5 or 6 and 7 shown to be formed substantially V-shaped. Since the transducer should be used for a variety of different applications, esp. In the field of industrial measurement and automation technology, it is further provided that the measuring tube depending on the use of the transducer has a diameter in the range between about 1 mm and about 100 mm lies.
- the inner part of the transducer according to the embodiment shown in FIGS. 4 and 5 further comprises a mechanically with the - Here single curved - measuring tube 10 coupled, for example, similar to the measuring tube U- or V-shaped formed counter-oscillator 20. This is, as shown in Fig.
- the - in this case substantially parallel to the measuring tube 10 extending, possibly also arranged coaxially to this - counteroscillator 20 is made of a tube with respect to the thermal expansion behavior compatible metal, such as steel, titanium or zirconium, and can be, for example, tubular or in be essential box-shaped also executed. As shown in Fig.
- the counteroscillator 20 may be formed for example by means of left and right sides of the measuring tube 10 arranged plates or also left and right side of the measuring tube 10 arranged dummy tubes.
- the counter-oscillator 20 - as proposed in US-B 66 66 098 - also be formed by means of a single side of the measuring tube and extending parallel thereto blind tube.
- the counter-oscillator 20 in the embodiment shown here by means of at least one inlet-side first coupler 31 at the first Meßrohrende 1 1 # and at least one outlet side, in particular to the coupler 31 substantially identical, second coupler 32 at the second Meßrohrende 12 # supported ,
- a coupler 31, 32 for example, simple node plates can be used, which in a corresponding manner on the inlet side and outlet side respectively to measuring tube 10 and
- Counteroscillator 20 are attached. Furthermore, as proposed in the embodiment shown in FIGS. 2 and 3, a nodal plate spaced apart from one another in the direction of the imaginary longitudinal axis L of the transducer together with protruding ends of the counteroscillator 20, respectively formed on the inlet side and outlet side, completely closed box or possibly partially open frame as a coupler 31 and serve as a coupler 32. As shown schematically in FIGS. 2 and 3, the measuring tube 10 is further connected via an inlet side in the region of the first coupling zone opening straight first connecting pipe section 1 1 and on the outlet side in the region of the second coupling zone einmündendes, esp
- the measuring tube 10 and together with the two connecting pipe pieces 1 1, 12 be made in one piece, so that for their production, for. a single tubular semi-finished product of a conventional material for such transducers, such as e.g. Stainless steel, titanium, zirconium, tantalum or corresponding alloys thereof.
- inlet tube piece 1 1 and outlet tube 12 are each formed by segments of a single, one-piece tube, these, if necessary, but also by means of individual, subsequently assembled, e.g.
- Embodiment is further provided that the two connecting pipe pieces 1 1, 12, so aligned with each other and to one of the two coupling zones 1 1 #, 12 # imaginary connecting imaginary longitudinal axis L of the transducer, that here by means of counter-oscillator and Measuring tube formed inner part, along with twists of the two connecting pipe pieces 1 1, 12, can oscillate about the longitudinal axis L.
- the two connecting pipe pieces 1 1, 12 are aligned with each other so that the substantially straight pipe segments are substantially parallel to the imaginary longitudinal axis L or to the imaginary axis of vibration of the measuring tube that the pipe segments are aligned both to the longitudinal axis L and each other substantially. Since the two connecting pipe pieces 1 1, 12 in here shown
- Embodiment practically over its entire length away are carried out substantially straight, they are accordingly aligned overall relative to one another and to the imaginary longitudinal axis L substantially aligned.
- the transducer housing 100 in particular rigid in relation to the measuring tube 10, is torsionally rigid and, in particular, rigid, at an inlet end of the inlet side which is distal with respect to the first coupling zone
- Outlet end of the outlet-side connecting pipe piece 12 is fixed.
- the entire - here by means of measuring tube 10 and counter-oscillator 20 formed - inner part not only from
- Transducer housing 100 completely enveloped, but due to its own mass and the
- the transducer MW is detachable with the, for example, designed as a metallic pipe, process line to mount, are on the inlet side of the transducer a first flange 13 for connection to a medium feeding the transducer
- Flanges 13, 14 can, as in the case of transducers of the described type, also be integrated into the transducer housing 100 on the end. If necessary, the connecting pipe pieces 1 1, 12 but otherwise also directly with the process line, e.g. by welding or brazing. In the embodiment shown in Fig. 2 and 3, the first connecting flange 13, the inlet-side connecting pipe section 1 1 at the
- each of the measuring transducers shown in FIGS. 4 to 7 further comprises an electromechanical, esp.
- Electrodynamic exciter arrangement 40 that is to say formed by means of solenoid armatures. This is used - driven by a supplied from the driver circuit of the converter electronics and, optionally in conjunction with the measuring and evaluation circuit, corresponding conditioned excitation signal, eg with a regulated current and / or a regulated voltage - in each case, by means of the driver circuit fed electrical excitation energy or - power E exc in a on the at least a measuring tube 10, for example, pulse-shaped or harmonic, acting and this in the manner described above deflecting excitation force F exc convert.
- the driver circuit fed electrical excitation energy or - power E exc in a on the at least a measuring tube 10, for example, pulse-shaped or harmonic, acting and this in the manner described above deflecting excitation force F exc convert.
- Exciter force F exc as is usual in such transducers, bidirectional or unidirectional and in the manner known in the art, for example by means of a current and / or voltage control circuit, in terms of their amplitude and, for example by means of a phase-locked loop, in terms of their frequency be set.
- energizing arrangement 40 for example, in a conventional manner by means of a - for example, single - center, so in the range of half a swing length, the respective measuring tube attacking, electrodynamic
- Vibration generator 41 formed exciter assembly 40 serve.
- the vibration exciter 41 may, in the case of an inner part formed by counteroscillator and measuring tube, as indicated in FIG. 4, for example, by means of a cylindrical attached to the counter-oscillator 20
- Excitation coil at least partially immersed permanent magnet armature which is fixed from the outside, esp. Centrally, on the measuring tube 10 may be formed.
- Further excitation arrangements for oscillations of the at least one measuring tube which are also suitable for the measuring system according to the invention, are e.g. in the aforementioned US-A 57 05 754, US-A 55 31 126, US-B 62 23 605, US-B 66 66 098 or US-B 73 60 451 shown.
- the at least one measuring tube 10 is actively excited in operation by means of the excitation arrangement at least temporarily in a Nutzmode in which it, esp. Predominantly or exclusively, bending vibrations to the mentioned imaginary
- Natural frequency (resonant frequency) of the respective or respectively formed therein inner part of the transducer such as that corresponding to a bending vibration fundamental mode in which the at least one measuring tube has exactly one antinode.
- the at least one measuring tube 10 as in such transducers with curved measuring tube quite common, excited by means of the excitation system to bending vibrations at an excitation frequency f eX c, so that it in the Nutzmode to the aforementioned imaginary Oscillation axis - approximately in the manner of a cantilever cantilever - oscillating, at least partiallylitbig according to one of its natural bending modes.
- Bending vibrations of the measuring tube in this case have an inlet-side node in the region of the inlet side Meßrohrende 1 1 # defining inlet-side node and in the region of the outlet side Meßrohrende 12 # defining outlet-side coupling zone on an outlet side node, so that the measuring tube with its oscillating length extends substantially freely swinging between these two nodes.
- the vibrating measuring tube but also, as proposed in US-B 70 77 014 or JP-A 9-015015, by means of correspondingly in the range of the vibration length on the measuring tube additionally attacking resilient and / or electromotive coupling elements in its oscillatory movements be specifically influenced.
- the driver circuit may be formed, for example, as a phase-locked loop (PLL), which is used in the manner known to those skilled in an exciter frequency, f eX c, the excitation signal constantly on the current
- Natural frequency of the desired payload match.
- the construction and use of such phase locked loops to actively excite measuring tubes to oscillations at a mechanical natural frequency is e.g. in US-A 48 01 897 described in detail.
- Converter electronics provided by the "PROMASS 83" series transmitters have been referred to by the Applicant, for example in connection with “PROMASS E”, “PROMASS F” PROMASS H “,” PROMASS I “,” PROMASS P “or” PROMASS
- their driver circuit is designed so that the lateral
- the exciter assembly 40 To vibrate the least one measuring tube 10, the exciter assembly 40, as already mentioned, by means of a likewise oscillating excitation signal of adjustable excitation frequency, fexc, fed, so that the excitation coil of - here only on the measuring tube 10 attacking
- the driver or exciter signal or its excitation current i exc may be harmonic, multi-frequency or even rectangular, for example.
- the excitation frequency, f exc required for maintaining the bending vibrations of the at least one measuring tube 10
- Exciting current can be selected and adjusted in an advantageous manner in the transducer shown in the embodiment so that the laterally oscillating measuring tube 10 oscillates at least predominantly in a bending vibration fundamental mode with a single antinode.
- the excitation or Nutzmodefrequenz, f exc adjusted so that it corresponds as closely as possible to a natural frequency of bending vibrations of the measuring tube 10, esp. Of the Bieschwwingungsgroundmodes.
- Stainless steel esp. Hastelloy, manufactured measuring tube with a caliber of 29 mm, a wall thickness s of about 1.5 mm, an oscillating length of about 420 mm and an elongated length, measured between the two Meßrohrenden, of 305 mm, the corresponding bending mode fundamental mode of the same would, for example, at a density of virtually zero, for example, only filled with air measuring tube , amount to about 490 Hz.
- the measuring tube 10 carries out the bending oscillations actively excited by the excitation arrangement predominantly relative to the counteroscillator 20, in particular in opposite phase to one another at a common oscillation frequency.
- the measuring tube 10 carries out the bending oscillations actively excited by the excitation arrangement predominantly relative to the counteroscillator 20, in particular in opposite phase to one another at a common oscillation frequency.
- the counteroscillator 20 is excited to simultaneous cantilever oscillations, in such a way that it oscillates at the same frequency, but at least partially out of phase, esp. Essentially opposite phase, oscillating in the Nutzmode measuring tube 10.
- measuring tube 10 and counteroscillator 20 are further coordinated or excited so that they perform at least temporarily and at least partially counterparts, ie equal frequency, but substantially out of phase, bending vibrations about the longitudinal axis L during operation.
- Bending vibrations can be designed so that they are of the same modal order and thus at least at rest fluid substantially uniform; in the other case the
- the two measuring tubes 10, 10 'acting energizer arrangement actively excited so that they run during operation at least temporarily gegentechnische bending vibrations about the longitudinal axis L.
- the two measuring tubes 10, 10 'or measuring tube 10 and counter-oscillator 20 then each move in the manner of mutually oscillating tuning fork tines.
- the at least one electro-mechanical vibration exciter is designed to be the same
- Coriolis is in this case, especially in terms of their amplitudes, depending on the instantaneous mass flow m.
- Coriolis mode can, as in such transducers with curved measuring tube common, for example, the natural mode of the anti-symmetric twist mode serve, ie those in which the measuring tube 10, as already mentioned, and torsional vibrations about a perpendicular to the
- Bending vibration axis aligned imaginary torsional vibration axis executes that intersects the center line of the measuring tube 10 in the region of half the oscillation length imaginary.
- the measuring transducer For detecting oscillations, in particular bending oscillations, of the at least one measuring tube 10, in particular also those in Coriolis mode, the measuring transducer furthermore has a corresponding sensor arrangement 50 in each case.
- Vibrations of the measuring tube 10 representing the first primary signal Si of the transducer provides, for example, a voltage corresponding to the vibrations or corresponding to the vibrations current, and a spaced from the first vibration sensor 52 at least one measuring tube 10 arranged, esp. Electrodynamic, second vibration sensor 52, the a second vibration representative of the measuring tube 10
- Primary signal S2 of the transducer supplies.
- a length of the region of the associated at least one measuring tube extending between the two, for example, identical, vibration sensors extending, in particular substantially free-vibrating corresponds to a measuring length of the respective transducer.
- Each of the - typically wideband - primary signals si, S2 of the transducer MW in each case has a corresponding with the Nutzmode signal component with one of the instantaneous oscillation frequency, f eX c, the active excited in Nutzmode oscillating at least one measuring tube 10 corresponding signal frequency and one of the current mass flow of the in the at least one measuring tube 10 flowing medium dependent phase shift relative to, for example by means of PLL circuit in
- Signal components predominates and so far is dominating at least within a frequency range corresponding to a bandwidth of the payload.
- the first vibration sensor 51 on the inlet side and the second vibration sensor 52 are arranged on the outlet side at least one measuring tube 10, esp. From at least one vibration exciter or equidistant from the center of the measuring tube 10 as the first vibration sensor.
- the first vibration sensor 51 and the second vibration sensor 52 are further arranged according to an embodiment of the invention, each on a side occupied by the vibration generator 41 side of the measuring tube in the transducer.
- the second vibration sensor 52 can also be arranged on the side of the measuring tube occupied by the first vibration sensor 51 in the transducer.
- vibration sensors of the sensor arrangement can advantageously be designed such that they supply primary signals of the same type, for example, in each case a signal voltage or a signal current.
- both the first vibration sensor and the second vibration sensor are further each placed in the transducer MW, that each of the vibration sensors at least predominantly detects vibrations of at least one measuring tube 10.
- the inner part is formed by means of a measuring tube and a counter-oscillator coupled thereto, according to a further embodiment of the invention, both the first vibration sensor and the second
- Vibration sensor designed and placed in the transducer so that each of the
- Vibration sensors predominantly oscillations of the measuring tube relative to the counteroscillator, for example, differentially detect, so that both the first primary signal Si and the second primary signal S2, esp. Opposite, represent oscillatory movements of at least one measuring tube 10 relative to the counteroscillator 20.
- the inner part is formed by means of two, esp. In operation gegentechnisch swinging, measuring tubes, according to another embodiment of the invention, both the first vibration sensor and the second vibration sensor is formed and placed in the transducer so that each of the
- Vibration sensors predominantly oscillations of the first measuring tube 10 relative to the second measuring tube 10 ', for example, differentially detect that both the first primary signal Si and the second primary signal S2, esp. Counterparallel, represent oscillatory movements of the two measuring tubes relative to each other, esp.
- the first primary signal generated by the first vibration sensor represent inlet side vibrations of the first measuring tube relative to the second measuring tube and the second primary signal generated by the second oscillation sensor output vibrations of the first measuring tube relative to the second measuring tube.
- the sensor arrangement has exactly two vibration sensors, that is to say in addition to the first and second vibration sensors, no further vibration sensors, and insofar corresponds to a conventional sensor arrangement with regard to the components used.
- the supplied by the sensor assembly serving as the primary signals of the transducer
- Oscillation frequency, f eX c, of the actively excited excited Nutzmode at least one
- Measuring tube 10 have corresponding signal frequency are, as also shown in Fig. 3, the converter electronics ME and there then the measuring and evaluation circuit provided therein ⁇ supplied, where they are first preprocessed by means of a corresponding input circuit FE, esp. Pre-amplified, filtered and digitized, to then be able to be suitably evaluated.
- a corresponding input circuit FE esp. Pre-amplified, filtered and digitized, to then be able to be suitably evaluated.
- a measuring and evaluation ⁇ here in conventional Coriolis mass flow meters for the purpose of converting the
- DSP digital signal processor
- Processors are e.g. those of the type TMS320VC33, as offered by the company Texas Instruments Inc. on the market. It goes without saying that the primary signals si, S2, as already indicated, are to be converted into corresponding digital signals for processing in the microcomputer by means of corresponding analog-to-digital converters A / D of the converter electronics ME, cf.
- the converter electronics ME in particular serves, by means of the first primary signal and by means of the second primary signal and taking into account a Reynolds number determined for the flowing medium a between two predetermined, for example, also located within the transducer, reference points occurring in the flowing medium pressure difference to measure, such as a pressure drop provoked by the transducer itself in the flowing medium.
- the converter electronics generate by means of the first and second primary signal and using an internal, such as in the volatile
- Re Re
- X Re Re
- the Reynolds number measured value X Re can be generated, for example, during operation by means of the driver signal and / or by means of at least one of the primary signals, for example, according to one of the methods described in the aforementioned US-B 65 13 393 directly in the converter electronics ME.
- the Reynolds number measured value X Re but also be transmitted for example from the aforementioned electronic data processing system to the converter electronics ME.
- the converter electronics determines the
- Flow velocity, U of the medium flowing in the measuring medium dependent kinetic energy, pU 2 , represented by medium flowing in the transducer.
- a corresponding computational algorithm is further implemented in the converter electronics, which determines the pressure difference measured value based on the relationship exemplified in FIG. 8
- X Ap ⁇ ⁇ 1 + ⁇ ⁇ 2 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ generates, where ⁇ ⁇ 1 , ⁇ , 2 , ⁇ , 3 , experimentally beforehand, approximately in
- measuring system parameters are, which ultimately also the respective location of the to be determined
- Measurement system parameter of which an example determined by experimental investigations is shown in FIG. 9, represents, as it were, an instantaneous Reynolds number Re of the flowing medium and one dependent on the instantaneous kinetic energy, pU 2 , of the Measuring transducer flowing medium related specific pressure drop mediating pressure drop characteristic of the measuring system, the internally generated from the converter electronics, hereinafter referred to as pressure drop coefficient ⁇ ⁇ ,
- the measuring system parameters ⁇ 1, ⁇ , 2 , ⁇ , 3 defining the pressure drop characteristic may, for example, be selected such that a first of the reference points is located in the inlet end # 1 1 1 of the transducer formed here by the first housing end of the transducer housing , And that a second of the reference points in - formed here by the second housing end of the Meßwandler housing - outlet end # 1 12 of the transducer is located so that so the pressure difference measured value ⁇ ⁇ as a result of the inlet end to the outlet end in the flowing medium total pressure difference, Ap to tai, represents, cf. FIGS. 9 and 1 1.
- the measurement system parameters and insofar as the reference points can, for example, but also be selected so that the pressure difference measured value ⁇ ⁇ , as shown in Fig. 10, a maximum pressure drop, Ap max , represents the medium flowing within the transducer.
- This maximum pressure drop, Ap max occurs, as well as from the pressure loss profiles shown in Fig. 12 exemplarily for transducers of the type in question can be seen between the inlet end formed by the first housing end # 1 1 1 of the
- the measuring and evaluating circuit ⁇ is also used for determining the pressure difference measured value ⁇ ⁇ , in particular also for determining the required flow energy measured value XE k in, and / or the Reynolds number measured value required therefor XR e , using the supplied from the sensor array 50 primary signals Si, S2, for example, based on a between the proportionately generated in useful and Coriolismode measuring tube 10 primary signals si, S2 of the first and second vibration sensor 51, 52 detected phase difference, recurring mass flow -Meßwert X m to be determined, which represents the measured mass flow rate, m, of the guided through the transducer medium as accurately as possible.
- the measurement and evaluation circuit in operation repeatedly produces a phase difference measured value ⁇ ⁇ , which currently represents the phase difference ⁇ existing between the first primary signal Si and the second primary signal S2.
- the calculation of the mass flow measurement value X m can, using a likewise held in the converter electronics, a
- Vibration frequency of vibrations for example, the above-mentioned lateral
- K m is a pre-experimental, eg in the course of a calibration of the measuring system and / or by means of computer-aided calculations, determined, for example, in the non-volatile
- Meßsystemparameter Data memory, as fixed values internally held Meßsystemparameter is mediated between the here formed by means of the phase difference measured value ⁇ ⁇ and the frequency measurement value X f quotient and the mass flow rate to be measured, m.
- the frequency measured value X f itself can be determined in a simple manner, for example on the basis of those supplied by the sensor arrangement
- the converter electronics for example in the volatile data memory RAM, a density measured value X p , which currently represents a density to be measured, p, of the medium, and / or a viscosity measured value ⁇ ⁇ , which currently represents a viscosity of the medium holds.
- a density measured value X p which currently represents a density to be measured, p, of the medium
- a viscosity measured value ⁇ ⁇ which currently represents a viscosity of the medium holds.
- the flow energy measured value X Ek m required for determining the pressure difference measured value ⁇ ⁇ can thus be determined internally by means of the converter electronics, for example by means of conversion of the relationship X Ekin K Ekin (xj 2 while under
- the corresponding measuring system parameters K Ek in or K Re are essentially dependent on the effective flow cross-section of the transducer and can in advance readily, for example, again in the course of calibration of the measuring system and / or computer-aided calculations, determined experimentally and in the converter electronics as measuring system-specific fixed values are stored.
- the pressure difference measured value ⁇ ⁇ can also be determined based on one of the following relationships:
- Flow parameters such as the Reynolds number, the kinetic energy, the pressure difference, etc., for example, by means of a pressure difference measuring system are determined by measurement, which together with the measuring system to be calibrated one of the in the above-mentioned
- Pressure difference measured value ⁇ ⁇ to monitor the measuring system or a connected piping system for critical conditions for operation, such as the extent of inevitably provoked by the transducer pressure drop in the flowing medium and / or the associated risk of mostly harmful cavitation in the flowing Medium due to excessive pressure drop.
- the converter electronics is further designed to generate an alarm using the pressure difference measured value ⁇ , which exceeds a predefined, maximum allowable lowering of a static pressure in the medium flowing through the transducer or a provoked by the transducer, too high pressure drop in the medium, for example in the environment of the measuring system visually and / or acoustically perceptible signaled.
- the alarm can be brought to the hearing for example by the mentioned display and control HMI on site for display and / or by a controlled by the measuring system horn.
- the converter electronics is designed according to a further embodiment of the invention, based on the pressure difference measured value and an internally
- a pressure at the location of the outlet-side reference point - in this case the second of the two reference points, which define the pressure difference represented by the pressure difference measured value.
- the converter electronics is designed according to a further embodiment for generating using the second pressure measured value X P 2 if necessary, an alarm which falls below a predefined, minimum allowable static pressure in the medium and / or the one, eg itself signaling, occurrence of cavitation in the medium signaled accordingly, as in visually and / or acoustically perceptible manner.
- the first pressure measured value X p i for example, during operation of the above-mentioned data processing system to the converter electronics and / or from a directly to the
- Transducer electronics connected, so far associated with the measuring system associated pressure sensor to this and there in the aforementioned volatile data memory RAM and / or in the
- the measuring system further comprises a pressure sensor communicating in operation with the converter electronics, for example via a direct point-to-point connection and / or wirelessly, for detecting, for example, upstream of an inlet end of the transducer or downstream of an outlet end Alternatively or in addition to the pressure reading X p but also, for example using the skilled person, inter alia, from the aforementioned US-B 68 68 740, US-A 57 34 1 12, US-A 55 76 500, US-A 2008/0034893 or WO-A 95/29386, WO-A 95/16897 known Druckmeß vide be determined by means of the converter electronics directly from the primary signals.
- the pressure difference measured value underlying reference points such as the pressure reading X p supplying pressure sensor or because the pressure reading X p delivering pump with control from the inlet end of the transducer is further away , the pressure reading X p is of course on the
- the measuring and evaluation circuit of the measuring system according to the invention is also used according to a further embodiment of the invention, derived from the currently represented by the frequency measurement value X f oscillation frequency in the expert and in a known manner in addition to the determination of the pressure difference Measured value X p to generate, for example, based on the relationship: wherein K p , K p, 2 , previously determined experimentally, for example, in the nonvolatile data memory RAM, as fixed values internally stored measuring system parameters that mediate between the represented by the frequency measurement X f oscillation frequency and the density to be measured, p.
- the evaluation circuit may also be used to determine the viscosity measured value ⁇ ⁇ required to determine the pressure difference measured value, cf. this also the aforementioned US-B 72 84 449, US-B 70 17 424, US-B 69 10 366, US-B 68 40 109, US-A 55 76 500 or US-B 66 51 513.
- ⁇ ⁇ required to determine the pressure difference measured value
- Frequency of the current portion driving the Nutzmode or an amplitude of the total possibly also determined on a basis of at least one of the primary signals
- Vibration amplitude normalized excitation current can also be an adjustment of the drive signal or the exciting current serving internal control signal or, for example, in the event of excitation of the vibrations of the at least one measuring tube with an excitation current of fixed or constant regulated amplitude, also at least one of the primary signals, in particular an amplitude thereof, serve as a measure of the excitation energy or exciter power or damping required for the determination of the viscosity measured value.
- the calculating functions serving the generation of the pressure difference measured value ⁇ or other of the aforementioned measured values can be implemented very simply eg by means of the abovementioned microcomputer of the evaluation circuit ⁇ or for example also a digital signal processor DSP provided therein be.
- DSP digital signal processor
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Abstract
Das Meßsystem umfaßt einen im Betrieb von einem Medium durchströmten Meßwandler (MW) vom Vibrationstyp zum Erzeugen von mit Parametern des strömenden Mediums, insb. einer Massendurchflußrate, einer Dichte und/oder einer Viskosität, korrespondierenden Primärsignalen sowie eine mit dem Meßwandler elektrisch gekoppelte Umformer-Elektronik (ME) zum Ansteuern des Meßwandlers und zum Auswerten von vom Meßwandler gelieferten Primärsignalen. Der Meßwandler weist wenigstens ein Meßrohr (10; 10') zum Führen von strömendem Medium, wenigstens einen elektro-mechanischen Schwingungserreger zum Anregen und/oder Aufrechterhalten von Vibrationen des wenigstens einen Meßrohrs, einen ersten Schwingungssensor (51) zum Erfassen von einlaßseitigen Vibrationen zumindest des wenigstens einen Meßrohrs und zum Erzeugen eines Vibrationen zumindest des wenigstens einen Meßrohrs repräsentierenden ersten Primärsignals (S1) des Meßwandlers, und einen zweiten Schwingungssensor (52) zum Erfassen von auslaßseitigen Vibrationen zumindest des wenigstens einen Meßrohrs und zum Erzeugen eines Vibrationen zumindest des wenigstens einen Meßrohrs repräsentierenden zweiten Primärsignals (S2) des Meßwandlers auf. Die Umformer-Elektronik wiederum liefert wenigstens ein Vibrationen des wenigstens einen Meßrohrs bewirkendes Treibersignal (iexc) für den Schwingungserreger und generiert mittels des ersten Primärsignals und mittels des zweiten Primärsignals sowie unter Verwendung eines eine Reynoldszahl, Re, für im Meßwandler strömendes Medium repräsentierenden Reynoldszahl-Meßwerts einen Druckdifferenz-Meßwert (XΔp), der eine zwischen zwei vorgegebenen Referenzpunkten im strömenden Medium auftretende Druckdifferenz repräsentiert.
Description
Meßsystem mit einem Meßwandler vom Vibrationstyp
Die Erfindung betrifft ein, insb. als ein Kompakt-Meßgerät und/oder ein Coriolis-Massedurchfluß- Meßgerät ausgebildetes, Meßsystem für fließfähige, insb. fluide, Medien, das einen im Betrieb zumindest zeitweise von Medium durchströmten, von wenigstens einer das strömende Medium charakterisierenden Meßgröße, insb. einem Massendurchfluß, einer Dichte, einer Viskosität etc., beeinflußte Primärsignale generierenden Meßwandler vom Vibrationstyp sowie eine mit dem Meßwandler elektrisch gekoppelte und vom Meßwandler gelieferte Primärsignale zu Meßwerten verarbeitende Umformer-Elektronik umfaßt. In der industriellen Meßtechnik werden, insb. auch im Zusammenhang mit der Regelung und Überwachung von automatisierten verfahrenstechnischen Prozessen, zur Ermittlung von charakteristischen Meßgrößen von in einer Prozeßleitung, beispielsweise einer Rohrleitung, strömenden Medien, beispielsweise von Flüssigkeiten und/oder Gasen, oftmals solche Meßsysteme verwendet, die mittels eines Meßwandlers vom Vibrationstyp und einer daran angeschlossenen, zumeist in einem separaten Elektronik-Gehäuse untergebrachten, Umformer-Elektronik, im strömenden Medium Reaktionskräfte, beispielsweise Corioliskräfte, induzieren und von diesen abgeleitet wiederkehren die wenigstens eine Meßgröße, beispielsweise eine Massedurchflußrate, einer Dichte, einer Viskosität oder einem anderen Prozeßparameter, entsprechend repräsentierende Meßwerte erzeugen. Derartige - oftmals mittels eines In-Line-Meßgeräts in Kompaktbauweise mit integriertem Meßwandler, wie etwa einem Coriolis-Massedurchflußmesser, gebildete - Meßsysteme sind seit langem bekannt und haben sich im industriellen Einsatz bewährt. Beispiele für solche Meßsysteme mit einem Meßwandler vom Vibrationstyp oder auch einzelnen Komponenten davon, sind z.B. in der EP-A 317 340, der JP-A 8-13631 1 , der JP-A 9-015015, der US-A 2007/01 19264, der US-A 2007/01 19265, der US-A 2007/0151370, der US-A 2007/0151371 , der US-A 2007/0186685, der US-A 2008/0034893, der US-A 2008/0141789, US-A 46 80 974, der US-A 47 38 144, der US-A 47 77 833, der US-A 48 01 897, der US-A 48 23 614, der US-A 48 79 91 1 , der US-A 50 09 109, der US-A 50 24 104, der US-A 50 50 439, der US-A 52 91 792, der US-A 53 59 881 , der US-A 53 98 554, der US-A 54 76 013, der US-A 55 31 126, der US-A 56 02 345, der US-A 56 91 485, der US-A 57 34 1 12, der US-A 57 96 010, der US-A 57 96 01 1 , der US-A 57 96 012, der US-A 58 04 741 , der US-A 58 61 561 , der US-A 58 69 770, der US-A 59 45 609, der US-A 59 79 246, der US-A 60 47 457, der US-A 60 92 429, der US-A 6073495, der US-A 63 1 1 1 36, der US-B 62 23 605, der US-B 63 30 832, der US-B 63 97 685, der US-B 65 13 393, der US-B 65 57 422, der US-B 66 51 513, der US-B 66 66 098, der US-B 66 91 583, der US-B 68 40 109, der US-B 68 68 740, der US-B 68 83 387, der US-B 70 17 424, der US-B 70 40 179, der US-B 70 73 396, der US-B 70 77 014, der US-B 70 80 564, der US-B 71 34 348, der US-B 72 16 550, der US-B 72 99 699, der US-B 73 05 892, der
US-B 73 60 451 , der US-B 73 92 709, der US-B 74 06 878, der WO-A 00/14 485, der WO-A 01/02 816, der WO-A 2004/072588, der WO-A 2008/013545, der WO-A 2008/07 7574, der WO-A
95/29386, der WO-A 95/16897 oder der WO-A 99 40 394 beschrieben. Jeder der darin gezeigten Meßwandler umfaßt wenigstens ein in einem Meßwandler-Gehäuse untergebrachtes, im
wesentlichen gerades oder gekrümmtes Meßrohr zum Führen des, gegebenenfalls auch extrem schnell oder extrem langsam strömenden, Mediums. Im Betrieb des Meßsystems wird das wenigstens ein Meßrohr zwecks Generierung von durch das hindurchströmende Medium mit beeinflußten Schwingungsformen vibrieren gelassen. Bei Meßwandlern mit zwei Meßrohren sind diese zumeist über ein sich zwischen den Meßrohren und einem einlaßseitigen Anschlußflansch erstreckenden einlaßseitig Strömungsteiler sowie über ein sich zwischen den Meßrohren und einem auslaßseitigen Anschlußflansch erstreckenden auslaßseitig Strömungsteiler in die Prozeßleitung eingebunden. Bei Meßwandlern mit einem einzigen Meßrohr kommuniziert letzteres zumeist über ein einlaßseitig einmündendes im
wesentlichen gerades Verbindungsrohrstück sowie über ein auslaßseitig einmündendes im wesentlichen gerades Verbindungsrohrstück mit der Prozeßleitung. Ferner umfaßt jeder der gezeigten Meßwandler mit einem einzigen Meßrohr jeweils wenigstens einen einstückigen oder mehrteilig ausgeführten, beispielsweise rohr-, kästen- oder plattenförmigen, Gegenschwinger, der unter Bildung einer ersten Kopplungszone einlaßseitig an das Meßrohr gekoppelt ist und der unter Bildung einer zweiten Kopplungszone auslaßseitig an das Meßrohr gekoppelt ist, und der im Betrieb im wesentlichen ruht oder zum Meßrohr gegengleich, also gleichfrequent und gegenphasig, oszilliert. Das mittels Meßrohr und Gegenschwinger gebildete Innenteil des Meßwandlers ist zumeist allein mittels der zwei Verbindungsrohrstücke, über die das Meßrohr im Betrieb mit der Prozeßleitung kommuniziert, in einem schutzgebenden Meßwandler-Gehäuse gehaltert, insb. in einer Schwingungen des Innenteils relativ zum Meßwandler-Gehäuse ermöglichenden Weise. Bei den beispielsweise in der US-A 52 91 792, der US-A 57 96 010, der US-A 59 45 609, der US-B 70 77 014, der US-A 2007/01 19264, der WO-A 01 02 816 oder auch der WO-A 99 40 394 gezeigten Meßwandler mit einem einzigen, im wesentlichen geraden Meßrohr sind letzteres und der
Gegenschwinger, wie bei herkömmlichen Meßwandlern durchaus üblich, zueinander im
wesentlichen koaxial ausgerichtet. Bei marktgängigen Meßwandlern der vorgenannten Art ist zumeist auch der Gegenschwinger im wesentlichen rohrförmig und als im wesentlichen gerader Hohlzylinder ausgebildet, der im Meßwandler so angeordnet ist, daß das Meßrohr zumindest teilweise vom Gegenschwinger ummantelt ist. Als Materialien für solche Gegenschwinger kommen, insb. auch bei Verwendung von Titan, Tantal oder Zirkonium für das Meßrohr, zumeist
vergleichsweise kostengünstige Stahlsorten, wie etwa Baustahl oder Automatenstahl, zum Einsatz.
Als angeregte Schwingungsform - dem sogenannten Nutzmode - wird bei Meßwandlern mit gekrümmtem, z.B. U-, V- oder Ω-artig geformtem, Meßrohr üblicherweise jene
Eigenschwingungsform gewählt, bei denen das Meßrohr zumindest anteilig bei einer niedrigsten natürlichen Resonanzfrequenz um eine gedachte Längsachse des Meßwandlers nach Art eines an einem Ende eingespannten Auslegers pendelt, wodurch im hindurchströmenden Medium vom Massendurchfluß abhängige Corioliskräfte induziert werden. Diese wiederum führen dazu, daß den angeregten Schwingungen des Nutzmodes, im Falle gekrümmter Meßrohre also pendelartigen Auslegerschwingungen, dazu gleichfrequente Biegeschwingungen gemäß wenigstens einer ebenfalls natürlichen zweiten Schwingungsform, dem sogenannten Coriolismode, überlagert werden. Bei Meßwandlern mit gekrümmtem Meßrohr entsprechen diese durch Corioliskräfte erzwungenen Auslegerschwingungen im Coriolismode üblicherweise jener Eigenschwingungsform, bei denen das Meßrohr auch Drehschwingungen um eine senkrecht zur Längsachse ausgerichtete gedachte Hochachse ausführt. Bei Meßwandlern mit geradem Meßrohr hingegen wird zwecks Erzeugung von massendurchflußabhängigen Corioliskräften oftmals ein solcher Nutzmode gewählt, bei dem das Meßrohr zumindest anteilig Biegeschwingungen im wesentlichen in einer einzigen gedachten Schwingungsebene ausführt, so daß die Schwingungen im Coriolismode
dementsprechend als zu den Nutzmodeschwingungen komplanare Biegeschwingungen gleicher
Schwingfrequenz ausgebildet sind. Aufgrund der Überlagerung von Nutz- und Coriolismode weisen die mittels der Sensoranordnung einlaßseitig und auslaßseitig erfaßten Schwingungen des vibrierenden Meßrohrs eine auch vom Massedurchfluß abhängige, meßbare Phasendifferenz auf. Üblicherweise werden die Meßrohre derartiger, z.B. in Coriolis-Massedurchflußmessern eingesetzte, Meßwandler im Betrieb auf einer momentanen natürlichen Resonanzfrequenz der für den Nutzmode gewählten Schwingungsform, insb. bei konstantgeregelter Schwingungsamplitude, angeregt. Da diese Resonanzfrequenz im besonderen auch von der momentanen Dichte des Mediums abhängig ist, kann mittels marktüblicher Coriolis-Massedurchflußmesser neben dem Massedurchfluß zusätzlich auch die Dichte von strömenden Medien gemessen werden. Ferner ist es auch möglich, wie beispielsweise in der US-B 66 51 513 oder der US-B 70 80 564 gezeigt, mittels Meßwandlern vom Vibrationstyp, Viskosität des hindurchströmenden Mediums direkt zu messen, beispielsweise basierend auf einer für die Aufrechterhaltung der Schwingungen erforderlichen Erregerenergie bzw. Erregerleistung und/oder basierend auf einer aus einer Dissipation von Schwingungsenergie resultierenden Dämpfung von Schwingungen des wenigstens einen Meßrohrs, insb. denen im vorgenannten Nutzmode. Darüberhinaus können auch weitere, aus den vorgenannten primären Meßwerten Massendurchflußrate, Dichte und Viskosität abgeleitete Meßgrößen, wie etwa gemäß der US-B 65 13 393 die Reynoldszahl zu ermittelt werden.
Zum Erregen von Schwingungen des wenigstens einen Meßrohrs weisen Meßwandler vom
Vibrationstyp des weiteren eine im Betrieb von einem von der erwähnten Treiberelektronik generierten und entsprechend konditionierten elektrischen Treibersignal, z.B. einem geregelten Strom, angesteuerte Erregeranordnung auf, die das Meßrohr mittels wenigstens eines im Betrieb von einem Strom durchflossenen, auf das Meßrohr praktisch direkt einwirkenden elektro-
mechanischen, insb. elektro-dynamischen, Schwingungserregers zu Biegeschwingungen im
Nutzmode anregt. Desweiteren umfassen derartige Meßwandler eine Sensoranordnung mit, insb. elektro-dynamischen, Schwingungssensoren zum zumindest punktuellen Erfassen einlaßseitiger und auslaßseitiger Schwingungen des wenigstens einen Meßrohrs, insb. denen im Coriolismode, und zum Erzeugen von vom zu erfassenden Prozeßparameter, wie etwa dem Massedurchfluß oder der Dichte, beeinflußten, als Primärsignale des Meßwandlers dienenden elektrischen
Sensorsignalen. Wie beispielsweise in der US-B 72 16 550 beschrieben können bei Meßwandlern der in Rede stehenden Art gegebenenfalls auch der Schwingungserreger zumindest zeitweise als Schwingungssensor und/oder ein Schwingungssensor zumindest zeitweise als Schwingungserreger verwendet werden. Die Erregeranordnung von Meßwandlern der in Rede stehenden Art weist üblicherweise wenigstens einen elektrodynamischen und/oder differentiell auf das wenigstens eine Meßrohr und den ggf. vorhandenen Gegenschwinger oder das ggf. vorhandene andere Meßrohr einwirkenden Schwingungserreger auf, während die Sensoranordnung einen einlaßseitigen, zumeist ebenfalls elektrodynamischen, Schwingungssensor sowie wenigstens einen dazu im wesentlichen baugleichen auslaßseitigen Schwingungssensor umfaßt. Solche elektrodynamischen und/oder differentiellen Schwingungserreger marktgängiger Meßwandler vom Vibrationstyp sind mittels einer zumindest zeitweise von einem Strom durchflossenen - bei Meßwandlern mit einem Meßrohr und einem daran gekoppelten Gegenschwinger zumeist an letzterem fixierten - Magnetspule sowie einen mit der wenigstens einen Magnetspule wechselwirkenden, insb. in diese eintauchenden, als Anker dienenden eher länglichen, insb. stabförmig ausgebildeten, Dauermagneten gebildet, der entsprechend am zu bewegenden Meßrohr fixiert ist. Der Dauermagnet und die als Erregerspule dienende Magnetspule sind dabei üblicherweise so ausgerichtet, daß sie zueinander im
wesentlichen koaxial verlaufen. Zudem ist bei herkömmlichen Meßwandlern die Erregeranordnung üblicherweise derart ausgebildet und im Meßwandler plazierte, daß sie im wesentlichen mittig an das wenigstens eine Meßrohr angreift. Dabei ist der Schwingungserreger und insoweit die
Erregeranordnung, wie beispielsweise auch bei den in der US-A 57 96 010, der US-B 68 40 109, der US-B 70 77 014 oder der US-B 70 17 424 vorgeschlagenen Meßwandlern gezeigt, zumeist zumindest punktuell entlang einer gedachten mittigen Umfangslinie des Meßrohrs außen an diesem fixiert. Alternativ zu einer mittels eher zentral und direkt auf das Meßrohr wirkenden
Schwingungserregern gebildeten Erregeranordnung können, wie u.a. in der US-B 65 57 422, der US-A 60 92 429 oder der US-A 48 23 614 vorgeschlagen, beispielsweise auch mittels zweier nicht im Zentrum des Meßrohres, sondern eher ein- bzw. auslaßseitig an diesem fixierten
Schwingungserreger gebildete Erregeranordnungen verwendet werden oder, wie u.a. in der US-B 62 23 605 oder der US-A 55 31 126 vorgeschlagen, beispielsweise auch mittels eines zwischen dem ggf. vorhandenen Gegenschwinger und dem Meßwandler-Gehäuse wirkenden Schwingungserreger gebildete Erregeranordnungen verwendet werden. Bei den meisten marktgängigen Meßwandlern vom Vibrationstyp sind die Schwingungssensoren der Sensoranordnung, wie bereits angedeutet, zumindest insoweit im wesentlichen baugleich ausgebildet wie der wenigstens eine
Schwingungserreger, als sie nach dem gleichen Wirkprinzip arbeiten. Dementsprechend sind auch die Schwingungssensoren einer solchen Sensoranordnung zumeist jeweils mittels wenigstens einer - üblicherweise am ggf. vorhandene Gegenschwinger fixierten -, zumindest zeitweise von einem veränderlichen Magnetfeld durchsetzte und damit einhergehend zumindest zeitweise mit einer induzierten Meßspannung beaufschlagten sowie einem am Meßrohr fixierten, mit der wenigstens eine Spule zusammenwirkenden dauermagnetischen Anker gebildet, der das Magnetfeld liefert. Jede der vorgenannten Spulen ist zudem mittels wenigstens eines Paars elektrischer
Anschlußleitungen mit der erwähnten Umformer-Elektronik des In-Line-Meßgeräts verbunden, die zumeist auf möglichst kurzem Wege von den Spulen über den Gegenschwinger hin zum
Meßwandler-Gehäuse geführt sind.
Wie u.a. in den eingangs erwähnten US-B 74 06 878, US-B 73 05 892, US-B 71 34 348, US-B 65 13 393, US-A 58 61 561 , US-A 53 59 881 bzw. WO-A 2004/072588 diskutiert, kann ein weiterer, für den Betrieb des Meßsystems als solches und/oder für den Betrieb der Anlage, in der das
Meßsystem installiert ist, durchaus relevanter Parameter ein - beispielsweise durch den Meßwandler und insoweit das Meßsystems selbst provozierter - Druckverlust in der Strömung sein; dies im besonderen auch für den Fall, daß das Medium zwei- oder mehrphasig ausgebildet ist, etwa als Flüssigkeits-Gas-Gemisch, und/oder daß im Betrieb mit unerwünschter Kavitation infolge
Unterschreitens eines minimalen statischen Drucks im strömenden Medium zu rechnen bzw. diese unbedingt zu vermeiden ist. Bei den in der US-A 53 59 881 oder der US-B 74 06 878 gezeigten
Meßsystemen wird eine über dem Meßwandler abfallende Druckdifferenz im Betrieb beispielsweise dadurch ermittelt, daß an einem ersten Druckmeßpunkt im Einlaßbereich des Meßwandlers bzw. unmittelbar stromaufwärts desselben mittels eines ersten Drucksensor ein erster statischer Druck im strömenden Medium und an einem zweiten Druckmeßpunkt im Auslaßbereich des Meßwandlers bzw. unmittelbar stromabwärts desselben mittels eines zusätzlichen zweiten Drucksensors ein zweiter statischer Druck im strömenden Medium erfaßt und, mittels hydraulischem Druckmeßwerk und/oder mittels der jeweiligen Umformer-Elektronik wiederkehren in einen entsprechenden
Druckdifferenz-Meßwert gewandelt werden. In der US-B 73 05 892 bzw. der US-B 71 34 348 ist ferner ein mittels eines Meßwandlers vom Vibrationstyp durchführbares Verfahren zur Messung einer Druckdifferenz beschrieben, bei dem anhand einer Schwingungsantwort des wenigstens einen Meßrohrs auf eine multimodale Schwingungserregung sowie in der Umformer-Elektronik hinterlegter physikalisch-mathematisch Modelle für eine Dynamik des - hier als Coriolis-Massendurchfluß- Meßgerät ausgebildeten - Meßsystems ein Druck bzw. ein Druckabfall im durch den Meßwandler strömenden Medium ermittelt wird.
Ein Nachteil der aus dem Stand der Technik zur Druckmessung, insb. auch zur
Druckdifferenzmessung, mittels Meßwandler vom Vibrationstyp bekannten Lösungen ist allerdings darin zu sehen, daß entweder entsprechend modifizierte Erregeranordnungen und/oder
entsprechend modifizierte Treiberelektronik zu verwenden oder aber zusätzliche Drucksensoren vorzusehen sind. Damit einhergehend kann sich sowohl der Konstruktionsaufwand des
Meßsystems selbst als auch der Experimentieraufwand bei der Kalibrierung solcher Meßsysteme in extremen Maße erhöhen, da die zugrundegelegten physikalisch-mathematisch Modelle für die Druck- bzw. die Druckdifferenzmessung zwecks Erzielung einer hohen Meßgenauigkeit sehr komplex sind und damit einhergehend ein Vielzahl zusätzlich zu kalibrierender Koeffizienten aufweisen, ggf. auch im Zuge einer erst vor Ort am installierten Meßsystem durchgeführten Naß- Kalibration. Ein Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, mittels Meßwandler vom Vibrationstyp gebildet
Meßsysteme dahingehend zu verbessern, daß damit eine, zumindest für Zwecke der Detektion bzw. Alarmierung unerwünscht hoher Druckabfälle im strömenden Medium ausreichend genaue, ggf. auch eine im Sinne des Erzeugens validierter Meßwerte hoch präzise, Messung einer
Druckdifferenz im hindurchströmenden Medium ermöglicht ist; dies im besonderen auch unter Verwendung der in solchen Meßsystemen bewährten Meßtechnik, wie etwa etablierte
Schwingungssensorik und/oder -aktorik, oder auch bewährten Technologien und Architekturen etablierter Umformer-Elektroniken.
Zur Lösung der Aufgabe besteht die Erfindung in einem Meßsystem, beispielsweise Kompakt- Meßgerät und/oder Coriolis-Massedurchfluß-Meßgerät, für, beispielsweise in Rohrleitungen, strömende Medien, welches Meßsystem einen im Betrieb von einem Medium, beispielsweise einem Gas und/oder einer Flüssigkeit, einer Paste oder einem Pulver oder einem anderen fließfähigem Material, durchströmten Meßwandler vom Vibrationstyp zum Erzeugen von mit Parametern des strömenden Mediums, beispielsweise einer Massendurchflußrate, einer Dichte und/oder einer Viskosität, korrespondierenden Primärsignalen sowie eine mit dem Meßwandler elektrisch gekoppelte Umformer-Elektronik (ME) zum Ansteuern des Meßwandlers und zum Auswerten von vom Meßwandler gelieferten Primärsignalen umfaßt. Der Meßwandler weist wenigstens ein Meßrohr zum Führen von strömendem Medium, wenigstens einen elektro-mechanischen, beispielsweise elektrodynamischen, Schwingungserreger zum Anregen und/oder Aufrechterhalten von Vibrationen des wenigstens einen Meßrohrs, beispielsweise von Biegeschwingungen des wenigstens einen Meßrohrs um eine ein einlaßseitiges erstes Meßrohrende des Meßrohrs und ein auslaßseitiges zweites Meßrohrende des Meßrohrs imaginär verbindende gedachte
Schwingungsachse mit einer natürlichen Resonanzfrequenz des Meßwandlers, einen,
beispielsweise elektrodynamischen, ersten Schwingungssensor zum Erfassen von, beispielsweise einlaßseitigen, Vibrationen zumindest des wenigstens einen Meßrohrs und zum Erzeugen eines, beispielsweise einlaßseitigen, Vibrationen zumindest des wenigstens einen Meßrohrs
repräsentierenden ersten Primärsignals des Meßwandlers, und einen, beispielsweise
elektrodynamischen, zweiten Schwingungssensor zum Erfassen von, beispielsweise auslaßseitigen,
Vibrationen zumindest des wenigstens einen Meßrohrs und zum Erzeugen eines, beispielsweise auslaßseitigen, Vibrationen zumindest des wenigstens einen Meßrohrs repräsentierenden zweiten Primärsignals des Meßwandlers auf. Die Umformer-Elektronik wiederum liefert wenigstens ein Vibrationen, beispielsweise Biegeschwingungen, des wenigstens einen Meßrohrs bewirkendes Treibersignal für die den Schwingungserreger liefert, und generiert mittels des ersten Primärsignals und mittels des zweiten Primärsignals sowie unter Verwendung eines, beispielsweise in einem flüchtigen Datenspeicher der Umformer-Elektronik intern vorgehaltenen und/oder im Betrieb mittels des Treibersignals und/oder mittels wenigstens eines der Primärsignale erzeugten, eine
Reynoldszahl, Re, für im Meßwandler strömendes Medium repräsentierenden Reynoldszahl- Meßwerts einen Druckdifferenz-Meßwert, der eine zwischen zwei vorgegebenen, beispielsweise innerhalb des Meßwandlers lokalisierten, Referenzpunkten im strömenden Medium auftretende Druckdifferenz repräsentiert, beispielsweise derart, daß ein erster der beiden Referenzpunkte einlaßseitig und ein zweiter der beiden Referenzpunkte auslaßseitig im Meßwandler lokalisiert sind. Darüberhinaus besteht die Erfindung in einem Verfahren zum Messen einer innerhalb eines strömenden Mediums auftretenden Druckdifferenz, welches Verfahren folgende Schritte umfaßt: Strömenlassen des Mediums durch wenigstens ein Meßrohr;
Erzeugen eines eine Reynoldszahl, Re, für das strömende Medium repräsentierenden
Reynoldszahl-Meßwerts, sowie
Verwenden des Reynoldszahl-Meßwerts zum Erzeugen eines Druckdifferenz-Meßwerts, der eine zwischen zwei, beispielsweise innerhalb des Meßwandler lokalisierten, Referenzpunkten im strömenden Medium auftretende Druckdifferenz repräsentiert.
Nach einer ersten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Umformer-Elektronik den Reynoldszahl-Meßwert mittels des Treibersignals generiert.
Nach einer zweiten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Umformer-Elektronik den Reynoldszahl-Meßwert mittels des ersten Primärsignals und/oder mittels des zweiten Primärsignals generiert.
Nach einer dritten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Umformer-Elektronik den Druckdifferenz-Meßwerts unter Verwendung eines, beispielsweise in einem flüchtigen Datenspeicher der Umformer-Elektronik intern vorgehaltenen und/oder im Betrieb mittels des Treibersignal und/oder mittels wenigstens eines der Primärsignale erzeugten,
Viskositäts-Meßwert generiert, der eine Viskosität, η, von im Meßwandler strömendem Medium repräsentiert. Diese Ausgestaltung der Erfindung weiterbildend ist ferner vorgesehen, daß die Umformer-Elektronik den Viskositäts-Meßwert mittels des Treibersignals generiert und/oder daß die
Umformer-Elektronik den Viskositäts-Meßwert unter Verwendung des ersten Primärsignals und/oder des zweiten Primärsignals generiert.
Nach einer vierten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Umformer-Elektronik zur Ermittlung des Druckdifferenz-Meßwerts mittels des ersten Primärsignals und mittels des zweiten Primärsignals einen Phasendifferenz-Meßwert generiert, der eine zwischen dem ersten Primärsignal und dem zweiten Primärsignal existierenden, beispielsweise von einer
Massendurchflußrate, m , von im Meßwandler strömendem Medium abhängige, Phasendifferenz, Δφι, repräsentiert.
Nach einer fünften Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Umformer-Elektronik zur Ermittlung des Druckdifferenz-Meßwerts und/oder zur Erzeugung eines eine Dichte, p, von im Meßwandler strömendem Medium repräsentierenden Dichte-Meßwerts anhand wenigstens eines der Primärsignale und/oder anhand des wenigstens einen Treibersignals einen Frequenz-Meßwert generiert, der eine Schwingungsfrequenz, fexc, von Vibrationen des wenigstens einen Meßrohrs, beispielsweise von Biegeschwingungen des wenigstens einen
Meßrohrs um eine ein einlaßseitiges erstes Meßrohrende des Meßrohrs und ein auslaßseitiges zweites Meßrohrende des Meßrohrs imaginär verbindende gedachte Schwingungsachse mit einer natürlichen Resonanzfrequenz des Meßwandlers, repräsentiert.
Nach einer sechsten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Umformer-Elektronik zur Ermittlung des Druckdifferenz-Meßwerts mittels des ersten Primärsignals und mittels des zweiten Primärsignals einen Massendurchfluß-Meßwert generiert, der eine
Massendurchflußrate, m , von im Meßwandler strömendem Medium repräsentiert,
Nach einer siebenten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Umformer-Elektronik den Reynoldzahl-Meßwert unter Verwendung eines eine Massendurchflußrate, m , von im Meßwandler strömendem Medium repräsentierenden Massendurchfluß-Meßwerts generiertet.
Nach einer achten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Umformer-Elektronik den Reynoldzahl-Meßwert unter Verwendung eines eine Viskosität, 77, von im Meßwandler strömendem Medium repräsentierenden Viskositäts-Meßwerts generiert. Nach einer neunten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Umformer-Elektronik den Reynoldzahl-Meßwert unter Verwendung sowohl eines eine
Massendurchflußrate, m , von im Meßwandler strömendem Medium repräsentierenden
Massendurchfluß-Meßwerts als auch eines eine Viskosität, 77, von im Meßwandler strömendem Medium repräsentierenden Viskositäts-Meßwerts generiert. Nach einer zehnten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Umformer-Elektronik den Druckdifferenz-Meßwerts unter Verwendung eines, beispielsweise in einem flüchtigen Datenspeicher der Umformer-Elektronik intern vorgehaltenen und/oder im Betrieb mittels des Treibersignal und/oder mittels wenigstens eines der Primärsignale erzeugten, Dichte- Meßwert generiert, der eine Dichte, p, von im Meßwandler strömendem Medium repräsentiert.
Nach einer elften Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Umformer-Elektronik zur Ermittlung des Druckdifferenz-Meßwerts mittels des ersten Primärsignals und mittels des zweiten Primärsignals einen Strömungsenergie-Meßwert generiert, der eine von einer Dichte, p, und einer Strömungsgeschwindigkeit, U, des im Meßwandler strömenden Mediums abhängige kinetische Energie, pil2, von im Meßwandler strömendem Medium repräsentiert.
Nach einer zwölften Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Umformer-Elektronik zur Ermittlung des Druckdifferenz-Meßwerts einen Druckabfall-Koeffizienten generiert, der einen von der momentanen Reynoldszahl, Re, des strömenden Mediums abhängigen Druckabfall über dem Meßwandler, bezogen auf eine momentane kinetische Energie des im Meßwandler strömenden Mediums repräsentiert.
Nach einer dreizehnten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Umformer-Elektronik unter Verwendung des Druckdifferenz-Meßwerts und anhand eines, beispielsweise in einem flüchtigen Datenspeicher der Umformer-Elektronik intern vorgehaltenen, ersten Druck-Meßwerts, der einen, beispielsweise stromaufwärts eines Auslaßendes des
Meßwandlers und/oder stromabwärts eines Einlaßendes des Meßwandlers, im strömenden Medium herrschenden, beispielsweise mittels eines mit der Umformer-Elektronik kommunizierenden Drucksensors gemessenen und/oder mittels des ersten und zweiten Primärsignals des
Meßwandlers ermittelten, ersten Druck repräsentiert, einen zweiten Druck-Meßwert generiert, der einen, beispielsweise minimalen und/oder für das Meßsystem als kritisch eingestuften, statischen Druck, pkrit, innerhalb des strömenden Mediums repräsentiert. Diese Ausgestaltung der Erfindung weiterbildend ist ferner vorgesehen, daß die Umformer-Elektronik unter Verwendung des zweiten Druck-Meßwerts einen Alarm generiert, der ein Unterschreiten eines vorab definierten, minimal zulässigen statischen Drucks im Medium , beispielsweise visuell und/oder akustisch wahrnehmbar, signalisiert; und/oder daß die Umformer-Elektronik unter Verwendung des zweiten Druck-Meßwerts
einen Alarm generiert, der ein, beispielsweise sich anbahnendes, Auftreten von Kavitation im Medium, beispielsweise visuell und/oder akustisch wahrnehmbar, signalisiert.
Nach einer vierzehnten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung umfaßt dieses zum Erzeugen eines einen im strömenden Medium herrschenden statischen Druck repräsentierenden Druck- Meßwerts weiters einen dem Erfassen eines, beispielsweise stromaufwärts eines Einlaßendes des Meßwandlers oder stromabwärts eines Auslaßendes des Meßwandlers, im in einer das Medium führenden Rohrleitung herrschenden statischen Drucks dienenden, im Betrieb mit der Umformer- Elektronik kommunizierenden Drucksensor.
Nach einer fünfzehnten Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Umformer-Elektronik unter Verwendung des Druckdifferenz-Meßwerts einen Alarm generiert, der ein Überschreiten einer vorab definierten, maximal zulässigen Absenkung eines statischen Drucks im durch den Meßwandler strömenden Medium, beispielsweise visuell und/oder akustisch wahrnehmbar, signalisiert; und/oder daß die Umformer-Elektronik unter Verwendung des
Druckdifferenz-Meßwerts einen Alarm generiert, der einen durch den Meßwandler provozierten, zu hohen Druckabfall im Medium, beispielsweise visuell und/oder akustisch wahrnehmbar, signalisiert.
Nach einer sechzehnten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der Meßwandler weiters ein Meßwandler-Gehäuse mit einem, insb. einen Anschlußflansch für ein Medium dem
Meßwandler zuführendes Leitungssegment aufweisenden, einlaßseitigen ersten Gehäuseende und einem, insb. einen Anschlußflansch für ein Medium vom Meßwandler abführendes Leitungssegment aufweisenden, auslaßseitigen zweiten Gehäuseende. Diese Ausgestaltung der Erfindung weiterbildend ist ferner vorgesehen, daß das einlaßseitige erste Gehäuseende des Meßwandler- Gehäuses mittels eines zwei jeweils voneinander beabstandeten Strömungsöffnungen
aufweisenden einlaßseitigen ersten Strömungsteiler und das auslaßseitige zweite Gehäuseende des Meßwandler-Gehäuses mittels eines zwei jeweils voneinander beabstandeten Strömungsöffnungen aufweisenden auslaßseitigen zweiten Strömungsteilers gebildet sind, und daß der Meßwandler zwei zueinander parallele Meßrohre zum Führen von strömendem Medium aufweist, von denen ein erstes Meßrohr mit einem einlaßseitigen ersten Meßrohrende in eine erste Strömungsöffnung des ersten Strömungsteilers und mit einem auslaßseitigen zweiten Meßrohrende in eine erste
Strömungsöffnung des zweiten Strömungsteilers mündet, und ein zweites Meßrohr mit einem einlaßseitigen ersten Meßrohrende in eine zweite Strömungsöffnung des ersten Strömungsteilers und mit einem auslaßseitigen zweiten Meßrohrende in eine zweite Strömungsöffnung des zweiten Strömungsteilers mündet.
Nach einer ersten Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung umfaßt diese weiters Schritte des Anregens des wenigstens einen Meßrohrs zu Vibrationen, beispielsweise Biegeschwingungen um
eine ein einlaßseitiges erstes Meßrohrende des Meßrohrs und ein auslaßseitiges zweites
Meßrohrende des Meßrohrs imaginär verbindende gedachte Schwingungsachse; sowie des
Erzeugens eines einlaßseitige Vibrationen zumindest des wenigstens einen Meßrohrs
repräsentierenden ersten Primärsignals sowie eines auslaßseitige Vibrationen zumindest des wenigstens einen Meßrohrs repräsentierenden zweiten Primärsignals. Diese Ausgestaltung der Erfindung weiterbildend umfaßt das Verfahren weiters einen Schritt des Verwendens des ersten Primärsignals und/oder des zweiten Primärsignals zum Erzeugen des Reynoldszahl-Meßwerts, insb. auch zum Erzeugen eines eine Dichte des strömenden Mediums repräsentierenden Dichte- Meßwerts und/oder zum Erzeugen eines eine Massend urchflußrate des strömenden Mediums repräsentierenden Massendurchfluß-Meßwerts.
Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, unter Verwendung einiger weniger, für die Messung strömender Medium etablierter Meßwerte, wie der Massendurchflußrate, der Dichte, der Viskosität und/oder der Reynoldszahl, die in Meßsystemen der in Rede stehenden Art typischerweise ohnehin vorliegen, insb. auch intern ermitteltet werden, und/oder anhand von einigen wenigen, mittels der Umformer-Elektronik solcher Meßsysteme typischerweise intern generierten Betriebsparametern, wie einer Phasendifferenz zwischen den ein- und auslaßseitige Schwingungen des wenigstens einen Meßrohrs repräsentierenden Primärsignalen, deren Signalfrequenz und/oder -amplitude, oder den davon typischerweise ohnehin abgeleiteten, als eine weitere interessierende Meßgröße einen Druckdifferenz zu ermitteln. Die Erfindung basiert dabei auch auf der überraschenden Erkenntnis, daß sogar allein anhand vorgenannter Betriebsparameter bzw. den davon abgeleiteten, in
Meßsystemen der in Rede stehenden Art typischerweise ohnehin ermittelten Meßwerten sowie einigen wenigen vorab speziell - etwa im Zuge einer ohnehin durchzuführenden Naß-Kalibration - zu bestimmenden meßsystemspezifischen Festwerten Druckdifferenzen im durch den Meßwandler strömenden Medium mit einer auch zu Zwecken der Alarmierung kritischer Betriebszustände, wie etwa Kavitation im strömenden Medium, ausreichend guten Meßgenauigkeit ermittelt werden können; dies auch über einen sehr weiten Reynoldszahlbereich, also sowohl für laminare als auch turbulente Strömung. Ein Vorteil der Erfindung besteht dabei im besonderen darin, daß zur
Realisierung der erfindungsgemäßen Druckdifferenz-Messung sowohl auf betriebsbewährte konventionelle Meßwandler als auch auf betriebsbewährte konventionelle - hinsichtlich der für die Auswertung implementierten Software selbstverständlich entsprechend angepaßte - Umformer- Elektroniken zurückgegriffen werden kann.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen davon werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen; wenn es die Übersichtlichkeit erfordert oder es anderweitig sinnvoll erscheint, wird auf bereits erwähnte Bezugszeichen in nachfolgenden Figuren verzichtet. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen oder Weiterbildungen, insb.
auch Kombinationen zunächst nur einzeln erläuterter Teilaspekte der Erfindung, ergeben sich ferner aus den Figuren der Zeichnung wie auch den Unteransprüchen an sich.
Im einzelnen zeigen:
Fig. 1 a, b eine Variante eines als Kompakt-Meßgerät ausgebildetes Meßsystem für in
Rohrleitungen strömende Medien in verschiedenen Seitenansichten;
Fig. 2a, b eine weitere Variante eines als Kompakt-Meßgerät ausgebildetes Meßsystem für in
Rohrleitungen strömende Medien in verschiedenen Seitenansichten;
Fig. 3 schematisch nach Art eines Blockschaltbildes eine, insb. auch für ein Meßsystem gemäß den Fig. 1 a, 1 b, 2a, 2b, geeignete, Umformer-Elektronik mit daran angeschlossenem Meßwandler vom Vibrationstyp;
Fig. 4, 5 in, teilweise geschnittenen bzw. perspektivischen, Ansichten eine Variante eines, insb. für ein Meßsystem gemäß den Fig. 1 a, 1 b geeigneten, Meßwandlers vom Vibrations-Typ; Fig. 6, 7 in, teilweise geschnittenen bzw. perspektivischen, Ansichten eine weitere Variante eines, insb. für ein Meßsystem gemäß den Fig. 2a, 2b geeigneten, Meßwandlers vom Vibrations-Typ;
Fig. 8 bis 1 1 Ergebnisse von im Zusammenhang mit der Erfindung, insb. auch unter Anwendung von computerbasierten Simulationsprogrammen und/oder mittels realer Meßsysteme im Labor, durchgeführten experimentellen Untersuchungen bzw. daraus abgeleitete, der Ermittlung einer Druckdifferenz in einem durch einen Meßwandler vom
Vibrationstyp - etwa gemäß den Fig. 4, 5 bzw. 6, 7 - hindurchströmenden Medium dienende Kennlinienverläufe; und
Fig. 12 experimentell, insb. auch unter Anwendung von computerbasierten
Simulationsprogrammen, ermittelte Druckverlustprofile in einem konventionellen Meßwandler vom Vibrationstyp. In den Fig. 1 a, 1 b bzw. 2a, 2b ist jeweils eine Variante eines in eine Prozeßleitung, etwa eine Rohrleitung einer industriellen Anlage, einfügbares, beispielsweise mittels Coriolis- Massendurchflußmeßgerät, Dichtemeßgerät, Viskositätsmeßgerät oder dergleichen gebildetes, Meßsystem für fließfähige, insb. fluide, Medien, dargestellt, das im besonderen dem Messen
und/oder Überwachen einer Druckdifferenz von einem in der Prozeßleitung strömenden Medium dient, ggf. auch noch dem Messen und/oder Überwachen wenigstens einer weiteren physikalischen Meßgröße des Mediums, wie etwa einer Massendurchflußrate, einer Dichte, einer Viskosität oder dergleichen. Das - hier mittels In-Line-Meßgerät in Kompaktbauweise realisierte - Meßsystem umfaßt dafür einen über ein Einlaßende #1 1 1 sowie ein Auslaßende #1 12 an die Prozeßleitung angeschlossenen Meßwandler MW vom Vibrationstyp, welcher Meßwandler im Betrieb
entsprechend vom zu messenden Medium, wie etwa einer niedrigviskosen Flüssigkeit und/oder einer hochviskosen Paste und/oder einem Gas, durchströmt und an eine, insb. im Betrieb von extern via Anschlußkabel und/oder mittels interner Energiespeicher mit elektrischer Energie versorgte, Umformer-Elektronik ME des Meßsystems angeschlossen ist. Diese weist, wie in Fig. 3
schematisch nach Art eines Blockschaltbildes dargestellt, eine dem Ansteuern des Meßwandlers dienende Treiber-Schaltung Exc sowie eine Primärsignale des Meßwandlers MW verarbeitende, beispielsweise mittels eines Mikrocomputers gebildete und/oder im Betrieb mit der Treiber- Schaltung Exc kommunizierende, Meß- und Auswerte-Schaltung μθ des Meßsystems elektrisch angeschlossen ist, die im Betrieb die wenigstens eine Meßgröße, wie z.B. den momentanen oder einen totalisierten Massendurchfluß, repräsentierende Meßwerte liefert. Die Treiber-Schaltung Exc und die Auswerte-Schaltung μθ sowie weitere, dem Betrieb des Meßsystems dienende Elektronik- Komponenten der Umformer-Elektronik, wie etwa interne Energieversorgungsschaltungen NRG zum Bereitstellen interner Versorgungsspannungen UN und/oder dem Anschluß an ein übergeordnetes Meßdatenverarbeitungssystem und/oder einem Feldbus dienenden Kommunikationsschaltungen COM, sind ferner in einem entsprechenden, insb. schlag- und/oder auch explosionsfest und/oder hermetisch dicht ausgebildeten, Elektronikgehäuse 200 untergebracht. Zum Visualisieren von Meßsystem intern erzeugten Meßwerten und/oder gegebenenfalls Meßsystem intern generierten Statusmeldungen, wie etwa eine Fehlermeldung oder einen Alarm, vor Ort kann das Meßsystem desweiteren ein zumindest zeitweise mit der Umformer-Elektronik kommunizierendes Anzeige- und Bedienelement HMI aufweisen, wie etwa ein im Elektronikgehäuse hinter einem darin entsprechend vorgesehenen Fenster plaziertes LCD-, OLED- oder TFT-Display sowie eine entsprechende Eingabetastatur und/oder ein Touchscreen. In vorteilhafter Weise kann die, insb. programmierbare und/oder fernparametrierbare, Umformer-Elektronik ME ferner so ausgelegt sein, daß sie im Betrieb des In-Line-Meßgeräts mit einem diesem übergeordneten elektronischen
Datenverarbeitungssystem, beispielsweise einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS), einem Personalcomputer und/oder einer Workstation, via Datenübertragungssystem, beispielsweise einem Feldbussystem und/oder drahtlos per Funk, Meß- und/oder andere Betriebsdaten austauschen kann, wie etwa aktuelle Meßwerte oder der Steuerung des In-Iine-Meßgeräts dienende Einstell- und/oder Diagnosewerte. Dabei kann die Umformer-Elektronik ME beispielsweise eine solche interne Energieversorgungsschaltung NRG aufweisen, die im Betrieb von einer im
Datenverarbeitungssystem vorgesehen externen Energieversorgung über das vorgenannte
Feldbussystem gespeist wird. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Umformer-
Elektronik ferner so ausgebildet, daß sie mittels einer, beispielsweise als 4-20 mA-Stromschleife konfigurierten, Zweidraht-Verbindung 2L mit dem externer elektronischen Datenverarbeitungssystem elektrisch verbindbar ist und darüber mit elektrischer Energie versorgt werden sowie Meßwerte zum Datenverarbeitungssystem übertragen kann. Für den Fall, daß das Meßsystem für eine Ankopplung an ein Feldbus- oder ein anderes Kommunikationssystem vorgesehen ist, kann die Umformer- Elektronik ME eine entsprechende Kommunikations-Schnittstelle COM für eine Datenkommunikation gemäß einem der einschlägigen Industriestandards aufweisen. Das elektrische Anschließen des Meßwandlers an die erwähnte Umformer-Elektronik kann mittels entsprechender Anschlußleitungen erfolgen, die aus dem Elektronik-Gehäuse 200, beispielsweise via Kabeldurchführung, heraus geführt und zumindest abschnittsweise innerhalb des Meßwandlergehäuses verlegt sind. Die Anschlußleitungen können dabei zumindest anteilig als elektrische, zumindest abschnittsweise in von einer elektrischen Isolierung umhüllte Leitungsdrähte ausgebildet sein, z.B. inform von "Twisted- pair"-Leitungen, Flachbandkabeln und/oder Koaxialkabeln. Alternativ oder in Ergänzung dazu können die Anschlußleitungen zumindest abschnittsweise auch mittels Leiterbahnen einer, insb. flexiblen, gegebenenfalls lackierten Leiterplatte gebildet sein, vgl. hierzu auch die eingangs erwähnten US-B 67 1 1 958 oder US-A 53 49 872.
In den Fig. 4 und 5 bzw. 6 und 7 sind zur weiteren Erläuterung der Erfindung ein erstes bzw. ein zweites Ausführungsbeispiel für einen für die Realisierung des Meßsystems geeigneten Meßwandler MW vom Vibrationstyp schematisch dargestellt. Der Meßwandler MW dient generell dazu, in einem hindurchströmenden Medium, etwa einem Gas und/oder einer Flüssigkeit, mechanische
Reaktionskräfte, z.B. massedurchflußabhängige Coriolis-Kräfte, dichteabhängige Trägheitskräfte und/oder viskositätsabhängige Reibungskräfte, zu erzeugen, die meßbar, insb. sensorisch erfaßbar, auf den Meßwandler zurückwirken. Abgeleitet von diesen Reaktionskräften können so z.B. ein Massedurchfluß m, eine Dichte p und/oder eine Viskosität η des Mediums gemessen werden. Jeder der Meßwandler umfaßt dafür jeweils ein in einem Meßwandler-Gehäuse 100 angeordnetes, die physikalisch-elektrische Konvertierung des wenigstens einen zu messenden Parameters eigentlich bewirkendes Innenteil. Zusätzlich zur Aufnahme des Innenteils kann das Meßwandlergehäuse 100 zudem auch dazu dienen, das Elektronikgehäuse 200 des In-Iine-Meßgeräts mit darin
untergebrachter Treiber- und Auswerte-Schaltung zu haltern.
Zum Führen von strömendem Mediums umfaßt das Innenteil des Meßwandlers generell wenigstens ein erstes - im in den Fig. 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispiel einziges zumindest
abschnittsweise gekrümmtes - Meßrohr 10, das sich zwischen einem einlaßseitigen ersten
Meßrohrende 1 1# und einem auslaßseitigen zweiten Meßrohrende 12# mit einer Schwinglänge erstreckt und zum Erzeugen vorgenannter Reaktionskräfte im Betrieb zumindest über seine
Schwinglänge vibrieren gelassen und dabei, um eine statische Ruhelage oszillierend, wiederholt elastisch verformt wird. Die Schwinglänge entspricht hierbei einer Länge einer innerhalb von Lumen
verlaufende gedachte Mittel- oder auch Schwerelinie (gedachte Verbindungslinie durch die
Schwerpunkte aller Querschnittsflächen des Meßrohrs), im Falle eines gekrümmten Meßrohrs also einer gestreckten Länge des Meßrohrs 10. Es sei an dieser Stelle ausdrücklich darauf hingewiesen, daß - obwohl der Meßwandler im in den Fig. 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispiel lediglich ein einziges gekrümmtes Meßrohr aufweist und zumindest insoweit in seinem mechanischen Aufbau wie auch seinem Wirkprinzip dem in den US-B 73 60 451 oder der US-B 66 66 098 vorgeschlagenen bzw. auch den seitens der Anmelderin unter der Typbezeichnung "PROMASS H", "PROMASS P" oder "PROMASS S" käuflich angebotenen Meßwandlern ähnelt - zur Realisierung der Erfindung selbstverständlich auch Meßwandler mit geradem und/oder mehr als einem Meßrohr dienen können, etwa vergleichbar den in den eingangs erwähnten US-A 60 06 609, US-B 65 13 393, US-B 70 17 424, US-B 68 40 109, US-B 69 20 798, US-A 57 96 01 1 , US-A 57 31 527 oder US-A 56 02 345 gezeigten oder beispielsweise auch den seitens der Anmelderin unter der Typbezeichnung "PROMASS I", "PROMASS M" bzw. "PROMASS E" oder "PROMASS F" käuflich angebotenen Meßwandlern jeweils mit zwei parallelen Meßrohren. Demnach kann der Meßwandler auch ein einziges gerades Meßrohr oder wenigstens zwei, beispielsweise mittels eines einlaßseitigen Strömungsteilers und eines auslaßseitigen
Strömungsteilers, ggf. zusätzlich auch noch mittels wenigstens eines einlaßseitigen Koppelelements und wenigstens eines auslaßseitigen Koppelelements, miteinander mechanisch gekoppelte und/oder einander baugleiche und/oder gekrümmte und/oder zueinander parallele, Meßrohre zum Führen von zu messendem Medium aufweisen, die im Betrieb zum Erzeugen der Primärsignale zumindest zeitweise vibrieren, etwa frequenzgleich auf einer gemeinsamen Schwingfrequenz, jedoch zueinander gegenphasig. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung umfaßt der
Meßwandler, wie etwa in Fig. 6 und 7 schematisch dargestellt, daher zusätzlich zum ersten Meßrohr 10 eine zweites Meßrohr 10', daß unter Bildung einer ersten Kopplungszone einlaßseitig mittels eines, beispielsweise plattenförmigen, ersten Kopplerelements und unter Bildung einer zweiten Kopplungszone auslaßseitig mittels eines, beispielsweise plattenförmigen und/oder zum ersten Kopplerelement baugleichen, zweiten Kopplerelements mit dem ersten Meßrohr 10 mechanisch verbunden ist. Auch in diesem Fall definieren also die erste Kopplungszone jeweils ein
einlaßseitiges erstes Meßrohrende 1 1#, 1 1 '# jedes der zwei Meßrohre 10, 10' und die zweite
Kopplungszone jeweils ein auslaßseitiges zweites Meßrohrende 12#, 12'# jedes der zwei Meßrohre 10, 10'. Da für den Fall, daß das Innenteil mittels zweier Meßrohre gebildet ist, jedes der beiden, insb. im Betrieb im wesentlichen gegenphasig zueinander oszillierenden und/oder zueinander parallelen und/oder hinsichtlich Form und Material baugleichen, Meßrohre 10, 10' dem Führen von zu messendem Medium dient, mündet jedes der zwei Meßrohre nach einer weiteren Ausgestaltung dieser zweiten Variante des erfindungsgemäßen Meßwandlers einlaßseitig in jeweils eine von zwei voneinander beabstandeten Strömungsöffnungen eines dem Aufteilen von einströmendem Medium in zwei Teilströmungen dienenden ersten Strömungsteiler 15 und auslaßseitig in jeweils eine von
zwei voneinander beabstandeten Strömungsöffnungen eines dem Wiederzusammenführen der Teilströmungen dienenden zweiten Strömungsteilers 16, so daß also beide Meßrohre im Betrieb des Meßsystem gleichzeitig und parallel von Medium durchströmt sind. Im in den Fig. 6 und 7 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Strömungsteiler insoweit integraler Bestandteil des
Meßwandlergehäuses, als mittels des ersten Strömungsteilers ein das Einlaßende #1 1 1 des Meßwandlers definierendes einlaßseitige erstes Gehäuseende und mittels des zweiten
Strömungsteilers ein das Auslaßende #1 12 des Meßwandlers definierendes auslaßseitige zweite Gehäuseende gebildet sind. Wie aus der Zusammenschau der Fign. 4 und 5 bzw. 6 und 7 ohne weiteres ersichtlich, ist das wenigstens eine Meßrohr 10 jeweils so geformt, daß vorgenannte Mittellinie, wie bei Meßwandlern der in Rede stehenden Art durchaus üblich, in einer gedachten Rohrebene des Meßwandlers liegt. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird das wenigstens eine Meßrohr 10 im Betrieb dabei so vibrieren gelassen, daß es um eine Schwingungsachse, insb. in einem Biegeschwingungsmode, schwingt, die zu einer die beiden Meßrohrenden 1 1#, 12# imaginär verbindenden gedachten Verbindungsachse parallel oder koinzident ist. Das wenigstens eine Meßrohr 10 ist ferner so geformt und im Meßwandler angeordnete, daß vorgenannte Verbindungsachse im wesentlichen parallel zu einer Ein- und Auslaßende des Meßwandlers imaginär verbindenden gedachten
Längsachse L des Meßwandlers verläuft, ggf. auch koinzidiert.
Das wenigstens eine, beispielsweise aus Edelstahl, Titan, Tantal bzw. Zirkonium oder einer Legierung davon hergestellte, Meßrohr 10 des Meßwandlers und insoweit auch eine innerhalb von Lumen verlaufende gedachte Mittellinie des Meßrohrs 10 kann z.B. im wesentlichen U-förmig oder, wie auch in der Fig. 4 und 5 bzw. 6 und 7 gezeigt, im wesentlichen V-förmig ausgebildet sein. Da der Meßwandler für eine Vielzahl unterschiedlichster Anwendungen, insb. im Bereich der industriellen Meß- und Automatisierungstechnik einsetzbar sein soll, ist ferner vorgesehen, daß das Meßrohr je nach Verwendung des Meßwandlers einen Durchmesser aufweist, der im Bereich zwischen etwa 1 mm und etwa 100 mm liegt. Zur Minimierung von auf das mittels eines einzigen Meßrohrs gebildeten Innenteils wirkenden Störeinflüssen wie auch zur Reduzierung von seitens des jeweiligen Meßwandlers an die angeschlossene Prozeßleitung insgesamt abgegebener Schwingungsenergie umfaßt das Innenteil des Meßwandlers gemäß dem in den Fig. 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispiel desweiteren einen mechanisch mit dem - hier einzigen gekrümmten - Meßrohr 10 gekoppelten, beispielsweise ähnlich wie das Meßrohr U- bzw. V-förmige ausgebildete, Gegenschwinger 20. Dieser ist, wie auch in Fig. 2 gezeigt, vom Meßrohr 10 seitlich beabstandet im Meßwandler angeordnet und unter Bildung einer - letztlich vorgenanntes erstes Meßrohrende 1 1# definierenden - ersten Kopplungszone einlaßseitig und der unter Bildung einer - letztlich vorgenanntes zweites Meßrohrende 12# definierenden -
zweiten Kopplungszone auslaßseitig jeweils am Meßrohr 10 fixiert. Der - hier im wesentlichen parallel zum Meßrohr 10 verlaufende, ggf. auch koaxial zu diesem angeordnete - Gegenschwinger 20 ist aus einem zum Meßrohr hinsichtlich des Wärmeausdehnungsverhaltens kompatiblen Metall, wie etwa Stahl, Titan bzw. Zirkonium, hergestellt und kann dabei beispielsweise rohrförmig oder auch im wesentlichen kastenförmig auch ausgeführt sein. Wie in Fig. 2 dargestellt oder u.a. auch in der US-B 73 60 451 vorgeschlagen, kann der Gegenschwinger 20 beispielsweise mittels links- und rechtsseitig des Meßrohrs 10 angeordneten Platten oder auch links- und rechtsseitig des Meßrohrs 10 angeordneten Blindrohren gebildet sein. Alternativ dazu kann der Gegenschwinger 20 - wie etwa in der US-B 66 66 098 vorgeschlagen - auch mittels eines einzigen seitlich des Meßrohrs und parallel dazu verlaufenden Blindrohrs gebildet sein. Wie aus einer Zusammenschau der Fign. 2 und 3 ersichtlich, ist der Gegenschwinger 20 im hier gezeigten Ausführungsbeispiel mittels wenigstens eines einlaßseitigen ersten Kopplers 31 am ersten Meßrohrende 1 1# und mittels wenigstens eines auslaßseitigen, insb. zum Koppler 31 im wesentlichen identischen, zweiten Kopplers 32 am zweiten Meßrohrende 12# gehaltert. Als Koppler 31 , 32 können hierbei z.B. einfache Knotenplatten dienen, die in entsprechender Weise einlaßseitig und auslaßseitig jeweils an Meßrohr 10 und
Gegenschwinger 20 befestigt sind. Ferner kann - wie bei dem in den Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispiel vorgeschlagen - ein mittels in Richtung der gedachten Längsachse L des Meßwandlers voneinander beabstandeten Knotenplatten zusammen mit überstehenden Enden des Gegenschwinger 20 einlaßseitig und auslaßseitig jeweils gebildeter, vollständig geschlossener Kasten oder ggf. auch teilweise offener Rahmen als Koppler 31 bzw. als Koppler 32 dienen. Wie in den Fig. 2 und 3 schematisch dargestellt, ist das Meßrohr 10 ferner über ein einlaßseitig im Bereich der ersten Kopplungszone einmündendes gerades erstes Verbindungsrohrstück 1 1 und über ein auslaßseitig im Bereich der zweiten Kopplungszone einmündendes, insb. zum ersten
Verbindungsrohrstück 1 1 im wesentlichen identisches, gerades zweites Verbindungsrohrstück 12 entsprechend an die das Medium zu- bzw. abführende - hier nicht dargestellte - Prozeßleitung angeschlossen, wobei ein Einlaßende des einlaßseitigen Verbindungsrohrstück 1 1 praktisch das Einlaßende des Meßwandlers und ein Auslaßende des auslaßseitigen Verbindungsrohrstück 12 das Auslaßende des Meßwandlers bilden. In vorteilhafter Weise können das Meßrohr 10 und zusammen mit den beiden Verbindungsrohrstücken 1 1 , 12 einstückig ausgeführt sein, so daß zu deren Herstellung z.B. ein einziges rohrförmiges Halbzeug aus einem für solche Meßwandler üblichen Material, wie z.B. Edelstahl, Titan, Zirkonium, Tantal oder entsprechenden Legierungen davon, dienen kann. Anstelle dessen, daß Meßrohr 10, Einlaßrohrstück 1 1 und Auslaßrohrstück 12 jeweils durch Segmente eines einzigen, einstückigen Rohres gebildet sind, können diese, falls erforderlich aber auch mittels einzelner, nachträglich zusammengefügter, z.B.
zusammengeschweißter, Halbzeuge hergestellt werden. Im in den Fig. 2 und 3 gezeigten
Ausführungsbeispiel ist ferner vorgesehen, daß die beiden Verbindungsrohrstücke 1 1 , 12, so zueinander sowie zu einer die beiden Kopplungszonen 1 1 #, 12# imaginär verbindenden gedachten Längsachse L des Meßwandlers ausgerichtet sind, daß das hier mittels Gegenschwinger und
Meßrohr gebildete Innenteil, einhergehend mit Verdrillungen der beiden Verbindungsrohrstücke 1 1 , 12, um die Längsachse L pendeln kann. Dafür sind die beiden Verbindungsrohrstücke 1 1 , 12 so zueinander auszurichten, daß die im wesentlichen geraden Rohrsegmente im wesentlichen parallel zur gedachten Längsachse L bzw. zur gedachten Schwingungsachse der Biegeschwingungen des Meßrohrs verlaufen daß die Rohrsegmente sowohl zur Längsachse L als auch zueinander im wesentlichen fluchten. Da die beiden Verbindungsrohrstücke 1 1 , 12 im hier gezeigten
Ausführungsbeispiel praktisch über ihre gesamte Länge hinweg im wesentlichen gerade ausgeführt sind, sind sie dementsprechend insgesamt zueinander sowie zur imaginären Längsachse L im wesentlichen fluchtend ausgerichtet. Wie aus den Fig. 2 und 3 weiterhin ersichtlich, ist das, insb. im Vergleich zum Meßrohr 10 biege- und torsionssteifes, Meßwandlergehäuse 100, insb. starr, an einem bezüglich der ersten Kopplungszone distalen Einlaßende des einlaßseitigen
Verbindungsrohrstücks 1 1 sowie an einem bezüglich der ersten Kopplungszone distalen
Auslaßende des auslaßseitigen Verbindungsrohrstück 12 fixiert. Insoweit ist also das gesamte - hier mittels Meßrohr 10 und Gegenschwinger 20 gebildete - Innenteil nicht nur vom
Meßwandlergehäuse 100 vollständig umhüllt, sondern infolge seiner Eigenmasse und der
Federwirkung beider Verbindungsrohrstücke 1 1 , 12 im Meßwandler-Gehäuse 100 auch
schwingfähig gehaltert.
Für den typischen Fall, daß der Meßwandler MW lösbaren mit der, beispielsweise als metallische Rohrleitung ausgebildeten, Prozeßleitung zu montieren ist, sind einlaßseitig des Meßwandlers einer erster Anschlußflansch 13 für den Anschluß an ein Medium dem Meßwandler zuführendes
Leitungssegment der Prozeßleitung und auslaßseitig ein zweiter Anschlußflansch 14 für ein Medium vom Meßwandler abführendes Leitungssegment der Prozeßleitung vorgesehen. Die
Anschlußflansche 13, 14 können dabei, wie bei Meßwandlern der beschriebenen Art durchaus üblich auch endseitig in das Meßwandlergehäuse 100 integriert sein. Falls erforderlich können die Verbindungsrohrstücke 1 1 , 12 im übrigen aber auch direkt mit der Prozeßleitung, z.B. mittels Schweißen oder Hartlötung, verbunden werden. Im in Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind der erste Anschlußflansch 13 dem einlaßseitigen Verbindungsrohrstück 1 1 an dessen
Einlaßende und der zweite Anschlußflansch 14 dem auslaßseitigen Verbindungsrohrstück 12 an dessen Auslaßende angeformt, während im in Fig. 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispiel die Anschlußflansche entsprechend mit den zugehörigen Strömungsteilern entsprechend verbunden sind.
Zum aktiven Anregen mechanischer Schwingungen des wenigstens einen Meßrohrs (bzw. der Meßrohre), insb. auf einer oder mehreren von dessen natürlichen Eigenfrequenzen, umfaßt jeder der in den Fig. 4 bis 7 gezeigten Meßwandler ferner eine elektromechanische, insb.
elektrodynamische, also mittels Tauchankerspulen gebildete, Erregeranordnung 40. Diese dient - angesteuert von einem von der Treiber-Schaltung der Umformer-Elektronik gelieferten und,
gegebenenfalls im Zusammenspiel mit der Meß- und Auswerte-Schaltung, entsprechend konditionierten Erregersignal, z.B. mit einem geregelten Strom und/oder einer geregelten Spannung - jeweils dazu, mittels der Treiber-Schaltung eingespeiste elektrische Erregerenergie bzw. - leistung Eexc in eine auf das wenigstens eine Meßrohr 10, z.B. pulsförmig oder harmonisch, einwirkende und dieses in der vorbeschriebenen Weise auslenkende Erregerkraft Fexc umzuwandeln. Die
Erregerkraft Fexc kann, wie bei derartigen Meßwandlern üblich, bidirektional oder unidirektional ausgebildet sein und in der dem Fachmann bekannten Weise z.B. mittels einer Strom- und/oder Spannungs-Regelschaltung, hinsichtlich ihrer Amplitude und, z.B. mittels einer Phasen- Regelschleife, hinsichtlich ihrer Frequenz eingestellt werden. Als Erregeranordnung 40 kann z.B. eine in konventioneller Weise mittels eines - beispielsweise einzigen - mittig, also im Bereich einer halben Schwinglänge, am jeweiligen Meßrohr angreifenden, elektrodynamischen
Schwingungserregers 41 gebildete Erregeranordnung 40 dienen. Der Schwingungserreger 41 kann im Falle eines mittels Gegenschwinger und Meßrohr gebildeten Innenteils, wie in der Fig. 4 angedeutet, beispielsweise mittels einer am Gegenschwinger 20 befestigten zylindrischen
Erregerspule, die im Betrieb von einem entsprechenden Erregerstrom durchflössen und damit einhergehend von einem entsprechenden Magnetfeld durchflutet ist, sowie einem in die
Erregerspule zumindest teilweise eintauchenden dauermagnetischen Anker, der von außen, insb. mittig, am Meßrohr 10 fixiert ist, gebildet sein. Weitere - durchaus auch für das erfindungsgemäße Meßsystem geeignete - Erregeranordnungen für Schwingungen des wenigstens einen Meßrohrs sind z.B. in den eingangs erwähnten US-A 57 05 754, US-A 55 31 126, US-B 62 23 605, US-B 66 66 098 oder US-B 73 60 451 gezeigt.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das wenigstens eine Meßrohr 10 im Betrieb mittels der Erregeranordnung zumindest zeitweise in einem Nutzmode aktiv angeregt, in dem es, insb. überwiegend oder ausschließlich, Biegeschwingungen um die erwähnte gedachte
Schwingungsachse ausführt, beispielsweise überwiegend mit genau einer natürlichen
Eigenfrequenz (Resonanzfrequenz) des jeweiligen bzw. des damit jeweils gebildeten Innenteils des Meßwandlers, wie etwa jener, die einem Biegeschwingungsgrundmode entspricht, in dem das wenigstens eine Meßrohr genau einen Schwingungsbauch aufweist. Im besonderen ist hierbei ferner vorgesehen, daß das wenigstens eine Meßrohr 10, wie bei derartigen Meßwandlern mit gekrümmtem Meßrohr durchaus üblich, mittels der Erregeranordnung zu Biegeschwingungen bei einer Erregerfrequenz feXc, so angeregt ist, daß es sich im Nutzmode, um die erwähnte gedachte Schwingungsachse - etwa nach Art eines einseitig eingespannten Auslegers - oszillierend, zumindest anteilig gemäß einer seiner natürlichen Biegeschwingungsformen ausbiegt. Die
Biegeschwingungen des Meßrohrs weisen dabei im Bereich der das einlaßseitige Meßrohrende 1 1# definierenden einlaßseitigen Kopplungszone einen einlaßseitigen Schwingungsknoten und im Bereich der das auslaßseitige Meßrohrende 12# definierenden auslaßseitigen Kopplungszone einen auslaßseitigen Schwingungsknoten auf, so daß also das Meßrohr sich mit seiner Schwinglänge
zwischen diesen beiden Schwingungsknoten im wesentlichen frei schwingend erstreckt. Falls erforderlich, kann das vibrierenden Meßrohr aber auch, wie beispielsweise in der US-B 70 77 014 oder der der JP-A 9-015015 vorgeschlagen, mittels entsprechend im Bereich der Schwinglänge am Meßrohr zusätzlich angreifender federelastischer und/oder elektromotorischer Koppelelemente in seinen Schwingungsbewegungen gezielt beeinflußt werden. Die Treiberschaltung kann z.B. als Phasen-Regelschleife (PLL) ausgebildet sein, die in der dem Fachmann bekannten Weise dazu verwendet wird, eine Erregerfrequenz, feXc, des Erregersignals ständig auf die momentane
Eigenfrequenz des gewünschten Nutzmodes abzugleichen. Der Aufbau und die Verwendung solcher Phasenregel-Schleifen zum aktiven Anregen von Meßrohren zu Schwingungen auf einer mechanischen Eigenfrequenzen ist z.B. in der US-A 48 01 897 ausführlich beschrieben.
Selbstverständlich können auch andere für das Einstellen der Erregerenergie Eexc geeignete, dem Fachmann an und für sich bekannte Treiberschaltungen verwendet werden, beispielsweise auch gemäß der dem eingangs erwähnten Stand der Technik, etwa der eingangs erwähnten US-A 47 77 833, US-A 48 01 897, US-A 48 79 91 1 , US-A 50 09 109, US-A 50 24 104, US-A 50 50 439, US-A 58 04 741 , US-A 58 69 770, US-A 6073495 oder US-A 63 1 1 1 36. Ferner sei hinsichtlich einer Verwendung solcher Treiberschaltungen für Meßwandler vom Vibrationstyp auf die mit
Meßumformern der Serie "PROMASS 83" bereitgestellte Umformer-Elektroniken verwiesen, wie sie von der Anmelderin beispielsweise in Verbindung mit Meßwandlern der Serie "PROMASS E", "PROMASS F "PROMASS H", "PROMASS I", "PROMASS P" oder "PROMASS S" angeboten werden. Deren Treiberschaltung ist beispielsweise jeweils so ausgeführt, daß die lateralen
Biegeschwingungen im Nutzmode auf eine konstante, also auch von der Dichte, p, weitgehend unabhängige Amplitude geregelt werden.
Zum Vibrierenlassen des wenigsten einen Meßrohrs 10 wird die Erregeranordnung 40, wie bereits erwähnt, mittels eines gleichfalls oszillierenden Erregersignals von einstellbarer Erregerfrequenz, fexc, gespeist, so daß die Erregerspule des - hier einzigen am Meßrohr 10 angreifenden
Schwingungserregers - im Betrieb von einem in seiner Amplitude entsprechend geregelten
Erregerstrom iexc durchflössen ist, wodurch das zum Bewegen des Meßrohrs erforderliche
Magnetfeld erzeugt wird. Das Treiber- oder auch Erregersignal bzw. dessen Erregerstrom iexc kann z.B. harmonisch, mehrfrequent oder auch rechteckförmig sein. Die Erregerfrequenz, fexc, des zum Aufrechterhalten der Biegeschwingungen des wenigstens einen Meßrohrs 10 erforderlichen
Erregerstrom kann beim im Ausführungsbeispiel gezeigten Meßwandler in vorteilhafter Weise so gewählt und eingestellt sein, daß das lateral schwingende Meßrohr 10 zumindest überwiegend in einem Biegeschwingungsgrundmode mit einem einzigen Schwingungsbauch oszilliert. Demnach ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Erreger- oder auch Nutzmodefrequenz, fexc, so eingestellt, daß sie möglichst genau einer Eigenfrequenz von Biegeschwingungen des Meßrohrs 10, insb. der des Biegeschwingungsgrundmodes, entspricht. Bei einer Verwendung eines aus
Edelstahl, insb. Hastelloy, gefertigten Meßrohrs mit einem Kaliber von 29 mm, einer Wandstärke s
von etwa 1 ,5 mm, einer Schwinglänge von etwa 420 mm und einer gesehnten Länge, gemessen zwischen den beiden Meßrohrenden, von 305 mm, würde die dem Biegeschwingungsgrundmode entsprechende Resonanzfrequenz desselben beispielsweise bei einer Dichte von praktisch Null, z.B. bei lediglich mit Luft gefülltem Meßrohr, in etwa 490 Hz betragen.
Im in den Fig. 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispiel mit mittels Meßrohr und Gegenschwinger gebildeten Innenteils führt das Meßrohr 10 die mittels der Erregeranordnung aktiv angeregten Biegeschwingungen überwiegend relativ zum Gegenschwinger 20 aus, insb. auf einer gemeinsamen Schwingfrequenz zueinander gegenphasig. Im Falle einer gleichzeitig, beispielsweise differentiell, sowohl auf Meßrohr als auch Gegenschwinger wirkenden Erregeranordnung wird dabei
zwangsweise auch der Gegenschwinger 20 zu simultanen Auslegerschwingungen angeregt, und zwar so, daß er frequenzgleich, jedoch zumindest anteilig außerphasig, insb. im wesentlichen gegenphasig, zum im Nutzmode schwingenden Meßrohr 10 oszilliert. Im besonderen sind Meßrohr 10 und Gegenschwinger 20 dabei ferner so aufeinander abgestimmt bzw. so angeregt, daß sie im Betrieb zumindest zeitweise und zumindest anteilig gegengleiche, also gleichfrequente, jedoch im wesentlichen gegenphasige, Biegeschwingungen um die Längsachse L ausführen. Die
Biegeschwingungen können dabei so ausgebildete sein, daß sie von gleicher modaler Ordnung und somit zumindest bei ruhendem Fluid im wesentlichen gleichförmig sind; im anderen Fall der
Verwendung zweier Meßrohre sind diese, wie bei Meßwandlern der in Rede stehenden Art üblich, mittels der, insb. differentiell zwischen beiden Meßrohre 10, 10' wirkenden, Erregeranordnung aktiv so angeregt, daß sie im Betrieb zumindest zeitweise gegengleiche Biegeschwingungen um die Längsachse L ausführen. Anders gesagt, die beiden Meßrohre 10, 10' bzw. Meßrohr 10 und Gegenschwinger 20 bewegen sich dann jeweils nach der Art von gegeneinander schwingenden Stimmgabelzinken. Für diesen Fall ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der wenigstens einen elektro-mechanischen Schwingungserreger dafür ausgelegt, gegengleiche
Vibrationen des ersten Meßrohrs und des zweiten Meßrohrs, insb. Biegeschwingungen jedes der Meßrohre um eine das jeweilige erste Meßrohrende und das jeweilige zweite Meßrohrende imaginär verbindende gedachte Schwingungsachse, anzuregen bzw. aufrechtzuerhalten. Für den betriebsmäßig vorgesehenen Fall, daß das Medium in der Prozeßleitung strömt und somit der Massedurchfluß m von Null verschieden ist, werden mittels des in oben beschriebener Weise vibrierenden Meßrohrs 10 im hindurchströmenden Medium auch Corioliskräfte induziert. Diese wiederum wirken auf das Meßrohr 10 zurück und bewirken so eine zusätzliche, sensorisch erfaßbare Verformung desselben, und zwar im wesentlichen gemäß einer weiteren natürlichen Eigenschwingungsform von höherer modaler Ordnung als der Nutzmode. Eine momentane
Ausprägung dieses sogenannten, dem angeregten Nutzmode gleichfrequent überlagerten
Coriolismodes ist dabei, insb. hinsichtlich ihrer Amplituden, auch vom momentanen Massedurchfluß m abhängig. Als Coriolismode kann, wie bei derartigen Meßwandlern mit gekrümmtem Meßrohr
üblich, z.B. die Eigenschwingungsform des anti-symmetrischen Twistmodes dienen, also jene, bei der das Meßrohr 10, wie bereits erwähnt, auch Drehschwingungen um eine senkrecht zur
Biegschwingungsachse ausgerichteten gedachten Drehschwingungsachse ausführt, die die Mittelinie des Meßrohrs 10 im Bereich der halben Schwingungslänge imaginär schneidet.
Zum Erfassen von Schwingungen, insb. Biegeschwingungen, des wenigstens einen Meßrohrs 10, insb. auch denen im Coriolismode, weist der Meßwandler ferner jeweils eine entsprechende Sensoranordnung 50 auf. Diese umfaßt, wie auch in den Fig. 4 bis 7 schematische dargestellt, einen vom wenigstens einen Schwingungserreger beabstandet am wenigstens einen Meßrohr 10 angeordneten, beispielsweise elektrodynamischen, ersten Schwingungssensor 51 , der ein
Vibrationen des Meßrohrs 10 repräsentierendes erstes Primärsignal Si des Meßwandlers liefert, beispielsweise einer mit den Schwingungen korrespondierende Spannung oder einem mit den Schwingungen korrespondierenden Strom, sowie einen vom ersten Schwingungssensor 52 beabstandet am wenigstens einen Meßrohr 10 angeordneten, insb. elektrodynamischen, zweiten Schwingungssensor 52, der ein Vibrationen des Meßrohrs 10 repräsentierendes zweites
Primärsignal S2 des Meßwandlers liefert. Eine Länge des sich zwischen den beiden, beispielsweise baugleichen, Schwingungssensoren erstreckenden, insb. im wesentlichen freischwingend vibrierenden, Bereichs des zugehörigen wenigstens einen Meßrohrs entspricht hierbei einer Meßlänge des jeweiligen Meßwandlers. Jedes der - typischerweise breitbandigen - Primärsignale si , S2 des Meßwandlers MW weist dabei jeweils eine mit dem Nutzmode korrespondierende Signalkomponente mit einer der momentanen Schwingfrequenz, feXc, des im aktiv angeregten Nutzmode schwingenden wenigstens einen Meßrohrs 10 entsprechenden Signalfrequenz und einer vom aktuellen Massendurchfluß des im wenigstens einen Meßrohr 10 strömenden Medium abhängigen Phasenverschiebung relativ zu dem, beispielsweise mittels PLL-Schaltung in
Abhängigkeit von einer zwischen wenigstens einem der Schwingungsmeßsignale si , S2 und dem
Erregerstrom in der Erregeranordnung existierenden Phasendifferenz generierten, Erregersignal iexc auf. Selbst im Falle der Verwendung eines eher breitbandigen Erregersignals iexc kann infolge der zumeist sehr hohen Schwingungsgüte des Meßwandlers MW davon ausgegangen werden, daß die mit dem Nutzmode korrespondierende Signalkomponente jedes der Primärsignale andere, insb. mit allfälligen externen Störungen korrespondierende und/oder als Rauschen einzustufende,
Signalkomponenten überwiegt und insoweit auch zumindest innerhalb eines einer Bandbreite des Nutzmodes entsprechenden Frequenzbereichs dominierend ist.
In den hier gezeigten Ausführungsbeispielen sind jeweils der erste Schwingungssensor 51 einlaßseitig und der zweite Schwingungssensor 52 auslaßseitig am wenigstens einen Meßrohr 10 angeordnet, insb. vom wenigstens einen Schwingungserreger bzw. von der Mitte des Meßrohrs 10 gleichweit beabstandet wie der erste Schwingungssensor. Wie bei derartigen, in als Coriolis- Massendurchfluß-Meßgerät ausgebildeten Meßsystemen verwendeten, Meßwandlern vom
Vibrationstyp durchaus üblich, sind der erste Schwingungssensor 51 und der zweite Schwingungssensor 52 gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ferner jeweils auf einer vom Schwingungserreger 41 eingenommenen Seite des Meßrohrs im Meßwandler angeordnet.
Desweiteren kann auch der zweite Schwingungssensor 52 auf der vom ersten Schwingungssensor 51 eingenommenen Seite des Meßrohrs im Meßwandler angeordnet sein. Die
Schwingungssensoren der Sensoranordnung können in vorteilhafter Weise zudem so ausgebildet sein, daß sie Primärsignale gleichen Typs liefern, beispielsweise jeweils eine Signalspannung bzw. einen Signalstrom. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind sowohl der erste Schwingungssensor als auch der zweite Schwingungssensor ferner jeweils so im Meßwandler MW plaziert, daß jeder der Schwingungssensoren zumindest überwiegend Vibrationen des wenigstens einen Meßrohrs 10 erfaßt. Für den oben beschriebenen Fall, daß das Innenteil mittels eines Meßrohrs und eines mit diesem gekoppelten Gegenschwingers gebildet ist, sind nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sowohl der erste Schwingungssensor als auch der zweite
Schwingungssensor so ausgebildet und so im Meßwandler plaziert, daß jeder der
Schwingungssensoren überwiegend Schwingungen des Meßrohrs relativ zum Gegenschwinger, beispielsweise differentiell, erfassen, daß also sowohl das erste Primärsignal Si als auch das zweite Primärsignal S2, insb. gegengleiche, Schwingungsbewegungen des wenigstens einen Meßrohrs 10 relativ zum Gegenschwinger 20 repräsentieren. Für den anderen beschriebenen Fall, daß das Innenteil mittels zweier, insb. im Betrieb gegengleich schwingender, Meßrohre gebildet ist, sind nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung sowohl der erste Schwingungssensor als auch der zweite Schwingungssensor so ausgebildet und so im Meßwandler plaziert, daß jeder der
Schwingungssensoren überwiegend Schwingungen des ersten Meßrohrs 10 relativ zum zweiten Meßrohr 10', beispielsweise differentiell, erfassen, daß also sowohl das erste Primärsignal Si als auch das zweite Primärsignal S2, insb. gegengleiche, Schwingungsbewegungen der zwei Meßrohre relativ zueinander repräsentieren, insb. derart daß - wie bei konventionellen Meßwandlern üblich - das mittels des ersten Schwingungssensors erzeugte erste Primärsignal einlaßseitige Vibrationen des ersten Meßrohrs relativ zum zweiten Meßrohr und das mittels des zweiten Schwingungssensors erzeugte zweite Primärsignal auslaßseitige Vibrationen des ersten Meßrohrs relativ zum zweiten Meßrohr repräsentieren. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die Sensoranordnung genau zwei Schwingungssensoren, also zusätzlich zum ersten und zweiten Schwingungssensor keine weiteren Schwingungssensoren, aufweist und insoweit hinsichtlich der verwendeten Komponenten einer konventionellen Sensoranordnung entspricht.
Die von der Sensoranordnung gelieferten, als Primärsignale des Meßwandlers dienenden
Schwingungsmeßsignale si , S2, die jeweils eine Signalkomponente mit einer momentanen
Schwingfrequenz, feXc, des im aktiv angeregten Nutzmode schwingenden wenigstens einen
Meßrohrs 10 entsprechende Signalfrequenz aufweisen, sind, wie auch in Fig. 3 gezeigt, der Umformer-Elektronik ME und daselbst dann der darin vorgesehenen Meß- und Auswerteschaltung
μθ zugeführt, wo sie mittels einer entsprechenden Eingangsschaltung FE zunächst vorverarbeitet, insb. vorverstärkt, gefiltert und digitalisiert werden, um anschließend geeignet ausgewertet werden zu können. Als Eingangsschaltung FE wie auch als Meß- und Auswerteschaltung μθ können hierbei in herkömmlichen Coriolis-Massedurchfluß-Meßgeräten zwecks Konvertierung der
Primärsignale verwendete bzw. Ermittlung von Massend urchflußraten und/oder totalisierten
Massendurchflüssen etc. bereits eingesetzte und etablierte Schaltungstechnologien angewendet werden, beispielsweise auch solche gemäß den eingangs erwähnten Stand der Technik. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Meß- und Auswerteschaltung μθ
dementsprechend auch mittels eines in der Umformer-Elektronik ME vorgesehenen, beispielsweise mittels eines digitalen Signalprozessors (DSP) realisierten, Mikrocomputers und mittels in diesen entsprechend implementierter und darin ablaufender Programm-Codes realisiert. Die Programm- Codes können z.B. in einem nicht-flüchtigen Datenspeicher EEPROM des Mikrocomputers persistent gespeichert sein und beim Starten desselben in einen, z.B. im Mikrocomputer integrierten, flüchtigen Datenspeicher RAM geladen werden. Für derartige Anwendungen geeignete
Prozessoren sind z.B. solche vom Typ TMS320VC33, wie sie von der Firma Texas Instruments Inc. am Markt angeboten werden. Es versteht sich dabei praktisch von selbst, daß die Primärsignale si , S2 wie bereits angedeutet, für eine Verarbeitung im Mikrocomputer mittels entsprechender Analog- zu-digital-Wandler A/D der Umformer-Elektronik ME in entsprechende Digitalsignale umzuwandeln sind, vgl. hierzu beispielsweise die eingangs erwähnten US-B 63 1 1 136 oder US-A 60 73 495 oder auch vorgenannten Meßumformer der Serie "PROMASS 83".
Beim erfindungsgemäßen Meßsystem dient die Umformer-Elektronik ME im besonderen dazu, mittels des ersten Primärsignals und mittels des zweiten Primärsignals sowie unter Berücksichtigung einer für das strömende Medium ermittelten Reynoldszahl eine zwischen zwei vorgegebenen, beispielsweise auch innerhalb des Meßwandlers lokalisierten, Referenzpunkten im strömenden Medium auftretende Druckdifferenz zu messen, wie z.B. einen seitens des Meßwandlers selbst im strömenden Medium provozierten Druckabfall. Dafür generiert die Umformer-Elektronik mittels des ersten und zweiten Primärsignals sowie unter Verwendung eines intern, etwa im flüchtigen
Datenspeicher RAM, vorgehaltenen Reynoldszahl-Meßwerts XRe, der eine Reynoldszahl, Re, für im Meßwandler strömendes Medium repräsentiert, im Betrieb wiederkehrend einen Druckdifferenz- Meßwert ΧΔρ, der vorgenannte Druckdifferenz entsprechend repräsentiert, beispielsweise derart, daß ein erster der beiden Referenzpunkte einlaßseitig und ein zweiter der beiden Referenzpunkte auslaßseitig im Meßwandler lokalisiert sind und insoweit eine über dem Meßwandler insgesamt abfallende Druckdifferenz, Aptota, ermittelt wird. Der Reynoldszahl-Meßwert XRe kann beispielsweise im Betrieb mittels des Treibersignals und/oder mittels wenigstens eines der Primärsignale generiert werden, beispielsweise nach einem der in der eingangs erwähnten US-B 65 13 393 beschriebenen Verfahren direkt in der Umformer-Elektronik ME. Alternativ oder in Ergänzung dazu kann der
Reynoldszahl-Meßwert XRe aber beispielsweise auch vom erwähnten elektronischen Datenverarbeitungssystem an die Umformer-Elektronik ME übermittelt werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ermittelt die Umformer-Elektronik den
Druckdifferenz-Meßwert unter Verwendung des Reynoldszahl-Meßwerts XRe sowie eines gleichfalls Meßsystem intern, beispielsweise wiederum im flüchtigen Datenspeicher RAM, vorgehaltenen Strömungsenergie-Meßwerts XEkin, der eine von einer Dichte, p, und einer
Strömungsgeschwindigkeit, U, des im Meßwandler strömenden Mediums abhängige kinetische Energie, pU2, von im Meßwandler strömendem Medium repräsentiert. Dafür ist in der Umformer- Elektronik ferner ein entsprechender Rechenalgorithmus implementiert, der den Druckdifferenz- Meßwert basierend auf der, in Fig. 8 exemplarisch dargestellten, Beziehung
(
XAp = Κς 1 + Κς 2 · ΧΚβ · ΧΕκη generiert, worin Κζι1, Κς,2, Κς,3, vorab experimentell, etwa im
Zuge einer Kalibrierung des Meßsystems und/oder mittels computergestützter Berechnungen, z.B. mittels FEM bzw. CFD, ermittelte, insb. in der Umformer-Elektronik als Festwerte vorgehaltene, Meßsystemparameter sind, die letztlich auch den jeweiligen Ort der der zu ermittelnden
Druckdifferenz zugrundeliegenden Referenzpunkte definieren. Die mittels dieser
Meßsystemparameter gebildete Funktion, von der ein durch experimentelle Untersuchungen ermitteltes Beispiel in Fig. 9 gezeigt ist, stellt quasi eine zwischen der momentanen bzw. aktuell gültigen Reynoldszahl Re des strömenden Mediums und einem davon abhängigen, auf die momentane kinetische Energie, pU2, des im Meßwandler strömenden Mediums bezogenen spezifischen Druckabfall vermittelnde Druckabfall-Kennlinie des Meßsystems dar, deren daraus intern der Umformer-Elektronik generierte, im weiteren als Druckabfall-Koeffizienten Χς,
bezeichneten Funktionswerte Χζ = Κς l + Κς 2 · XRe lediglich von der momentanen
Reynoldszahl abhängig sind. Die die Druckabfall-Kennlinie definierenden Meßsystemparameter Κς 1 , Κς,2, Κς,3 können beispielsweise so gewählt sein, daß ein erster der Referenzpunkte im - hier durch das erste Gehäuseende des Meßwandler-Gehäuses gebildeten - Einlaßende #1 1 1 des Meßwandlers lokalisiert ist, und daß ein zweiter der Referenzpunkte im - hier durch das zweite Gehäuseende des Meßwandler-Gehäuses gebildeten - Auslaßende #1 12 des Meßwandlers lokalisiert ist, so daß also der Druckdifferenz-Meßwert ΧΔρ im Ergebnis eine vom Einlaßende bis hin zum Auslaßende im strömenden Medium insgesamt auftretende Druckdifferenz, Aptotai, repräsentiert, vgl. Fign. 9 und 1 1. Die Meßsystemparameter und insoweit die Referenzpunkte können beispielsweise aber auch so gewählt sein, daß der Druckdifferenz-Meßwert ΧΔρ, wie in Fig. 10 dargestellt, einen maximalen Druckabfall, Apmax, im innerhalb des Meßwandlers strömenden Medium repräsentiert. Dieser maximale Druckabfall, Apmax, tritt, wie auch aus den in Fig. 12 exemplarisch für Meßwandler der in Rede stehenden Art dargestellten Druckverlustprofilen
ersichtlich, zwischen dem durch das erste Gehäuseende gebildeten Einlaßende #1 1 1 des
Meßwandlers und einem stromaufwärts des durch das zweiten Gehäuseende gebildeten
Auslaßende #1 12 des Meßwandlers lokalisierten Bereich von erhöhter Turbulenz auf. Unter Berücksichtigung der Druckabfall-Kennlinie bzw. des Druckabfall-Koeffizienten Χς läßt sich der zur Ermittlung des den Druckdifferenz-Meßwerts vorgeschlagene funktionale Zusammenhang desweiteren zu der Beziehung X . = XC - XEkin vereinfachen.
Die Meß- und Auswerteschaltung μθ dient gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung im ferner dazu, zwecks Ermittlung des Druckdifferenz-Meßwerts ΧΔρ, insb. auch zur Ermittlung des dafür benötigten Strömungsenergie-Meßwerts XEkin, und/oder des dafür benötigten Reynoldszahl- Meßwerts XRe, unter Verwendung der von der Sensoranordnung 50 gelieferten Primärsignale Si , S2, beispielsweise anhand einer zwischen den bei anteilig in Nutz- und Coriolismode schwingendem Meßrohr 10 generierten Primärsignalen si, S2 des ersten und zweiten Schwingungssensors 51 , 52 detektierten Phasendifferenz, wiederkehrend einen Massendurchfluß-Meßwert Xm zu ermitteln, der die zu messenden Massendurchflußrate, m , des durch den Meßwandler geführten Mediums möglichst genau repräsentiert. Dafür erzeugt die Meß- und Auswerte-Schaltung gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung im Betrieb wiederkehrend einen Phasendifferenz-Meßwert ΧΔφ, der die zwischen dem ersten Primärsignal Si und dem zweiten Primärsignal S2 existierenden Phasendifferenz, Δφ, momentan repräsentiert. Die Berechnung des Massendurchfluß-Meßwert Xm kann, unter Verwendung eines gleichfalls in der Umformer-Elektronik vorgehaltenen, eine
Schwingungsfrequenz von Vibrationen, beispielsweise den oben erwähnten lateralen
Biegeschwingungen des wenigstens einen Meßrohrs 10 im Nutzmode, repräsentierenden Frequenz- Meßwerts Xf somit beispielsweise basierend auf dem bekannten Zusammenhang:
erfolgen, worin Km ein vorab experimentell, z.B. im Zuge einer Kalibrierung des Meßsystems und/oder mittels computergestützter Berechnungen, ermittelter, z.B. im nichtflüchtigen
Datenspeicher, als Festwerte intern vorgehaltener Meßsystemparameter ist, der zwischen dem hier mittels des Phasendifferenz-Meßwerts ΧΔφ und des Frequenz-Meßwerts Xf gebildten Quotienten und der zu messenden Massendurchflußrate, m , entsprechend vermittelt. Der Frequenz-Meßwert Xf selbst kann auf einfache Weise z.B. anhand von den von der Sensoranordnung gelieferten
Primärsignale oder auh anhand des wenigstens einen die Erregeranordnung speisenden
Treibersignals in dem Fachmann bekannter Weise ermittelt werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist ferner vorgesehen, daß die Umformer-Elektronik, beispielsweise im flüchtigen Datenspeicher RAM, einen Dichte-Meßwert Xp, der eine zu messende Dichte, p, des Mediums momentan repräsentiert, und/oder einen Viskositäts-Meßwert Χη, der eine Viskosität des Mediums momentan repräsentiert, vorhält. Basierend auf dem Massendurchfluß- Meßwert Xm und dem Dichte-Meßwert Xp kann somit nämlich mittels der Umformer-Elektronik der zur Ermittlung des Druckdifferenz-Meßwerts ΧΔρ benötigte Strömungsenergie-Meßwert XEkm intern ermittelt werden, etwa mittels Umsetzung der Beziehung X Ekin K Ekin (xj2 , während unter
X
Verwendung des Massendurchfluß-Meßwerts Xm und des Viskositäts-Meßwert Χη, auf einfache Weise der zur Ermittlung des Druckdifferenz-Meßwerts ΧΔρ benötigte Reynoldszahl-Meßwert XRe in
Xm der Umformer-Eletronik ermittelt werden kann, etwa basierend auf der Beziehung XR = I
X
Die entsprechenden Meßsystem parameter KEkin bzw. KRe sind im wesentlichen vom effektiven Strömungsquerschnitt des Meßwandlers abhängig und können vorab ohne weiteres, z.B. wiederum im Zuge einer Kalibrierung des Meßsystems und/oder mittels computergestützter Berechnungen, experimentell ermittelt und in der Umformer-Elektronik als meßsystemspezifische Festwerte abgelegt werden.
Unter Berücksichtigung der vorgenannten funktionalen Zusammenhänge kann der Druckdifferenz- Meßwert ΧΔρ auch basierend auf einer der folgenden Beziehungen ermittelt werden:
Die vorgenannten, für die für die Ermittlung des Druckdifferenz-Meßwerts benötigten Meßsystemparameter Κς , Κς,2, Κς,3 bzw. KEkm oder KRe jeweils erforderlichen definierten
Strömungen mit bekannter Reynoldszahlen, Re, bekannter kinetischer Energie, pU2, und bekannter Druckverlaufs können ausreichend präzise auf entsprechenden Kalibrieranlagen ohne weiteres realisiert werden, beispielsweise mittels hinsichtlich der Strömungseigenschaften bekannter Kalibriermedien, wie z.B. Wasser, Glycerin etc., die mittels entsprechend gesteuerten Pumpen dem jeweils zu kalibrierenden Meßsystem als eingeprägte Strömung zu geführt werden. Alternativ oder in Ergänzung dazu können die für die Ermittlung der Meßsystemparameter benötigten
Strömungsparameter, wie die Reynoldszahl, die kinetische Energie, die Druckdifferenz etc., beispielsweise auch mittels eines Druckdifferenz-Meßsystem meßtechnisch ermittelt werden, das zusammen mit dem zu kalibrierenden Meßsystem eines der in der eingangs erwähnten
US-B 74 06 878 vorgeschlagenen Meßsysteme bildet und das zum Zwecke einer Naß-Kalibrierung mit Strömungen mit entsprechend variierten Massend urchflußraten, Dichten und Viskositäten beaufschlagt wird.
Unter Verwendung des Druckdifferenz-Meßwerts ΧΔρ ist es nunmehr möglich, die in gewissem Maße auch von den Druckverhältnissen im strömenden Medium beeinflußte Phasendifferenz zwischen den Primärsignalen si, s2 oder auch die ebenfalls beeinflußte Schwingungsfrequenz zwecks Erhöhung der Meßgenauigkeit von Massendurchfluß- und/oder Dichte-Meßwert im Betrieb entsprechend zu korrigieren. Zudem ist es aber auch möglich, unter Verwendung des
Druckdifferenz-Meßwerts ΧΔρ das Meßsystem bzw. ein daran angeschlossenes Rohrleitungssystem auf für den Betrieb kritische Zustände hin zu überwachen, etwa das Ausmaß eines durch den Meßwandler selbst zwangsläufig provozierten Druckabfalls im strömenden Medium und/oder das damit einhergehende Risiko von zumeist schädlicher Kavitation im strömenden Medium infolge einer zu hohen Druckabsenkung.
Daher ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Umformer-Elektronik ferner dafür ausgelegt unter Verwendung des Druckdifferenz-Meßwerts ΧΔρ einen Alarm zu generieren, der ein Überschreiten einer vorab definierten, maximal zulässigen Absenkung eines statischen Drucks im durch den Meßwandler strömenden Medium bzw. einen durch den Meßwandler provozierten, zu hohen Druckabfall im Medium, beispielsweise im Umfeld des Meßsystems visuell und/oder akustisch wahrnehmbar, signalisiert. Der Alarm kann z.B. durch das erwähnte Anzeige- und Bedienelement HMI vor Ort zur Anzeige und/oder von einem mittels des Meßsystems gesteuerten Signalhorns zu Gehör gebracht werden.
Alternativ oder in Ergänzung dazu ist die Umformer-Elektronik gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung dafür ausgelegt, anhand des Druckdifferenz-Meßwerts sowie eines intern
vorgehaltenen ersten Druck-Meßwerts Xpi , der einen im strömenden Medium herrschenden, beispielsweise mittels einer das strömende Medium fördernden Pumpe eingeprägten und/oder mittels Ventils eingestellten und/oder mittels eines zusätzlichen Drucksensors gemessenen und/oder mittels der Umformer-Elektronik anhand wenigstens eines der Primärsignale ermittelten und/oder statischen, ersten Druck, pRef, repräsentiert, einen zweiten Druck-Meßwert Xp2, mit Xp2 = Xpl - XAp zu generieren, der einen statischen zweiten Druck, pkrit, innerhalb des strömenden Mediums repräsentiert, beispielsweise also einen Druck am Ort des auslaßseitigen Referenzpunkt - hier also dem zweiten der beiden Referenzpunkte, die die durch den Druckdifferenz-Meßwert repräsentierte Druckdifferenz definieren. Für den erwähnten Fall, daß einer der beiden Referenzpunkte, durch entsprechende Wahl der Meßsystemparameter für den Druckabfall-Koeffizienten bzw. die
Druckabfall-Kennlinie, an den vorab genau ermittelten Ort minimalen Drucks (Δρ = Apmax) innerhalb des im Meßwandler strömenden Medium, gelegt ist kann basierend auf dem zweiten Druck-Meßwert XP2 kann so beispielsweise im Betrieb des Meßsystems festgestellt werden, ob innerhalb des
Meßwandlers oder ggf. auch unmittelbar im stromabwärts desselben liegenden Auslaufbereich der angeschlossenen Rohrleitung mit einem unzulässig niedrigen statischen Druck im strömenden Medium zu rechnen ist. Daher ist die Umformer-Elektronik nach einer weiteren Ausgestaltung dafür ausgelegt, unter Verwendung des zweiten Druck-Meßwerts XP2 ggf. einen Alarm zu generieren, der ein Unterschreiten eines vorab definierten, minimal zulässigen statischen Drucks im Medium und/oder der ein, z.B. sich erst anbahnendes, Auftreten von Kavitation im Medium entsprechend signalisiert, etwa in visuell und/oder akustisch wahrnehmbarer Weise.
Der erste Druck-Meßwerts Xpi kann beispielsweise im Betrieb vom erwähnten übergeordneten Datenverarbeitungssystem aus an die Umformer-Elektronik und/oder von einem direkt an die
Umformer-Elektronik angeschlossenen, insoweit mit zum Meßsystem zugehörigen Drucksensor an diese übermittelt und daselbst im erwähnten flüchtigen Datenspeicher RAM und/oder im
nichtflüchtigen Datenspeicher EEPROM gespeichert werden. Daher umfaßt das Meßsystem gemäß einer Weiterbildung ferner einen im Betrieb mit der Umformer-Elektronik, beispielsweise über eine direkte Punkt-zu-Punkt Verbindung und/oder drahtlos per Funk, kommunizierenden Drucksensor zum Erfassen eines, beispielsweise stromaufwärts eines Einlaßendes des Meßwandlers oder stromabwärts eines Auslaßendes des Meßwandlers, im in einer das Medium führenden Rohrleitung herrschenden statischen Drucks. Alternativ oder in Ergänzung dazu kann der Druck-Meßwert Xp aber auch, beispielsweise unter Anwendung von dem Fachmann u.a. aus den eingangs erwähnten US-B 68 68 740, US-A 57 34 1 12, US-A 55 76 500, US-A 2008/0034893 oder WO-A 95/29386, WO- A 95/16897 bekannten Druckmeßverfahren, mittels der Umformer-Elektronik direkt anhand der Primärsignale ermittelt werden. Für den Fall, daß der erste Druck-Meßwert Xp nicht genau jenen
Druck im Medium repräsentiert, der einem der beiden, dem Druckdifferenz-Meßwerts zugrundeliegenden Referenzpunkten entspricht, etwa weil der den Druck-Meßwert Xp liefernde Drucksensor bzw. weil die den Druck-Meßwert Xp liefernde Pumpe mit Steuerung vom Einlaßende des Meßwandlers weiter entfernt ist, ist der Druck-Meßwert Xp selbstverständlich auf den
Referenzpunkt entsprechend umzurechnen, etwa durch entsprechenden Abzug bzw. Zuschlag eines zwischen der mit dem Druck-Meßwert Xp korrespondierenden Meßstelle und dem durch die Kalibration des Meßsystems definierten Referenzpunkt auftretenden bekannten Druckabfalls, bzw. ist die dem oben erwähnte Druckabfall-Koeffizient zugrundeliegenden Druckabfall-Kennlinie durch Auswahl geeigneter Meßsystemparameter entsprechend anzupassen.
Die Meß- und Auswerte-Schaltung des erfindungsgemäßen Meßsystems dient gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ferner dazu, abgleitet von der durch den Frequenz-Meßwert Xf momentan repräsentierten Schwingungsfrequenz in dem Fachmann an und für sich bekannter Weise zusätzlich auch den zur Ermittlung des Druckdifferenz-Meßwerts benötigten Dichte-Meßwert Xp zu generieren, beispielsweise basierend auf der Beziehung:
worin Kp , Kp,2, vorab experimentell ermittelte, beispielsweise im nichtflüchtigen Datenspeicher RAM, als Festwerte intern vorgehaltene Meßsystemparameter sind, die zwischen der durch den Frequenz-Meßwert Xf repräsentierten Schwingungsfrequenz und der zu messenden Dichte, p, entsprechend vermitteln.
Alternativ oder in Ergänzung dazu kann die Auswerteschaltung wie bei In-Line-Meßgeräten der in Rede stehenden Art durchaus üblich ggf. auch dazu verwendet werden, den zur Ermittlung des Druckdifferenz-Meßwerts benötigten Viskositäts-Meßwert Χη zu ermitteln, vgl. hierzu auch die eingangs erwähnten US-B 72 84 449, US-B 70 17 424, US-B 69 10 366, US-B 68 40 109, US-A 55 76 500 oder US-B 66 51 513. Zur Ermittlung der zum Bestimmen der Viskosität erforderlichen Erregerenergie oder Erregerleistung bzw. Dämpfung eignet sich dabei beispielsweise das von Treiberschaltung der Umformer-Elektronik gelieferte Erregersignal, insb. eine Amplitude und
Frequenz von dessen den Nutzmode treibender Stromanteil oder auch eine Amplitude des gesamten, ggf. auch auf eine anhand wenigstens eines der Primärsignale ermittelte
Schwingungsamplitude normierten Erregerstroms. Alternativ oder in Ergänzung dazu kann aber auch ein dem Einstellen des Treibersignals bzw. des Erregerstroms dienendes internes Steuersignal oder, beispielsweise im Falle einer Anregung der Vibrationen des wenigstens einen Meßrohrs mit einem Erregerstrom von fest vorgegebener bzw. auf konstant geregelter Amplitude, auch
wenigstens eines der Primärsignale, insb. eine Amplitude davon, als ein Maß der für die Ermittlung des Viskositäts-Meßwerts erforderlichen Erregerenergie oder Erregerleistung bzw. Dämpfung dienen. Die vorgenannten, insb. auch die dem Erzeugen des Druckdifferenz-Meßwerts ΧΔρ bzw. anderer der vorgenannten Meßwerte jeweils dienenden, Rechenfunktionen können z.B. mittels des oben erwähnten Mikrocomputers der Auswerte-Schaltung μθ oder beispielsweise auch einem darin entsprechend vorgesehenen digitalen Signalprozessors DSP sehr einfach realisiert sein. Das Erstellen und Implementieren von entsprechenden Algorithmen, die mit den vorbeschriebenen Formeln korrespondierenden oder beispielsweise auch die Funktionsweise der erwähnten
Amplituden- bzw. Frequenzregelschaltung für die Erregeranordnung nachbilden, sowie deren Übersetzung in der Umformer-Elektronik entsprechend ausführbare Programm-Codes ist dem Fachmann an und für sich geläufig und bedarf daher - jedenfalls in Kenntnis der vorliegenden Erfindung - keiner detailierteren Erläuterung. Selbstverständlich können vorgenannte Formeln bzw. andere mit der Umformer-Elektronik realisierte Funktionalitäten des Meßsystems auch ohne weiteres ganz oder teilweise mittels entsprechender diskret aufgebauter und/oder hybriden, also gemischt analog-digitalen, Rechenschaltungen in der Umformer-Elektronik ME realisiert werden.
Claims
1. Meßsystem, insb. Kompakt-Meßgerät und/oder Coriolis-Massedurchfluß-Meßgerät, für, insb. in Rohrleitungen, strömende Medien, welches Meßsystem umfaßt:
- einen im Betrieb von einem Medium, insb. einem Gas und/oder einer Flüssigkeit, einer Paste oder einem Pulver oder einem anderen fließfähigem Material, durchströmten Meßwandler (MW) vom
Vibrationstyp zum Erzeugen von mit Parametern des strömenden Mediums, insb. einer
Massendurchflußrate, einer Dichte und/oder einer Viskosität, korrespondierenden Primärsignalen sowie eine mit dem Meßwandler elektrisch gekoppelte Umformer-Elektronik (ME) zum Ansteuern des Meßwandlers und zum Auswerten von vom Meßwandler gelieferten Primärsignalen,
- wobei der Meßwandler
- wenigstens ein Meßrohr (10; 10') zum Führen von strömendem Medium,
- wenigstens einen elektro-mechanischen, insb. elektrodynamischen, Schwingungserreger zum Anregen und/oder Aufrechterhalten von Vibrationen des wenigstens einen Meßrohrs, insb. von Biegeschwingungen des wenigstens einen Meßrohrs um eine ein einlaßseitiges erstes
Meßrohrende des Meßrohrs und ein auslaßseitiges zweites Meßrohrende des Meßrohrs imaginär verbindende gedachte Schwingungsachse mit einer natürlichen Resonanzfrequenz des Meßwandlers,
- einen, insb. elektrodynamischen, ersten Schwingungssensor (51 ) zum Erfassen von, insb. einlaßseitigen, Vibrationen zumindest des wenigstens einen Meßrohrs und zum Erzeugen eines, insb. einlaßseitigen, Vibrationen zumindest des wenigstens einen Meßrohrs
repräsentierenden ersten Primärsignals (si) des Meßwandlers, und
- einen, insb. elektrodynamischen, zweiten Schwingungssensor (52) zum Erfassen von, insb. auslaßseitigen, Vibrationen zumindest des wenigstens einen Meßrohrs und zum Erzeugen eines, insb. auslaßseitige, Vibrationen zumindest des wenigstens einen Meßrohrs
repräsentierenden zweiten Primärsignals (S2) des Meßwandlers aufweist; und
- wobei die Umformer-Elektronik
- wenigstens ein Vibrationen, insb. Biegeschwingungen, des wenigstens einen Meßrohrs
bewirkendes Treibersignal (iexc) für den Schwingungserreger liefert, und
mittels des ersten Primärsignals und mittels des zweiten Primärsignals sowie unter Verwendung eines, insb. in einem in der Umformer-Elektronik vorgesehenen flüchtigen Datenspeicher intern vorgehaltenen und/oder im Betrieb mittels des Treibersignals und/oder mittels wenigstens eines der Primärsignale erzeugten, eine Reynoldszahl, Re, für im Meßwandler strömendes Medium repräsentierenden Reynoldszahl-Meßwerts einen Druckdifferenz-Meßwert (ΧΔρ) generiert, der eine zwischen zwei vorgegebenen, insb. innerhalb des Meßwandlers lokalisierten, Referenzpunkten im strömenden Medium auftretende Druckdifferenz repräsentiert, insb. derart, daß ein erster der beiden Referenzpunkte einlaßseitig und ein zweiter der beiden
Referenzpunkte auslaßseitig im Meßwandler lokalisiert sind.
2. Meßsystem nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Umformer-Elektronik den Reynoldszahl- Meßwert mittels des Treibersignals generiert.
3. Meßsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Umformer-Elektronik den
Reynoldszahl-Meßwert mittels des ersten Primärsignals und/oder mittels des zweiten Primärsignals generiert.
4. Meßsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Umformer-Elektronik den
Druckdifferenz-Meßwerts (ΧΔρ) unter Verwendung eines, insb. in einem flüchtigen Datenspeicher, intern vorgehaltenen, insb. im Betrieb mittels des Treibersignal und/oder mittels wenigstens eines der Primärsignale erzeugten, Viskositäts-Meßwert (Χη) generiert, der eine Viskosität, η, von im Meßwandler strömendem Medium repräsentiert.
5. Meßsystem nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Umformer-Elektronik den Viskositäts- Meßwert (Χη) mittels des Treibersignals generiert.
6. Meßsystem nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Umformer-Elektronik den Viskositäts- Meßwert (Χη) auch unter Verwendung des ersten Primärsignals und/oder des zweiten Primärsignals generiert.
7. Meßsystem nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Umformer-Elektronik den
Reynoldszahl-Meßwert unter Verwendung des Viskositäts-Meßwerts (Χη) generiert.
8. Meßsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Umformer-Elektronik zur Ermittlung des Druckdifferenz-Meßwerts (ΧΔρ) mittels des ersten Primärsignals und mittels des zweiten Primärsignals einen Phasendifferenz-Meßwert (ΧΔφ) generiert, der eine zwischen dem ersten Primärsignal (si) und dem zweiten Primärsignal (S2) existierenden, insb. von einer
Massendurchflußrate, m , von im Meßwandler strömendem Medium abhängige, Phasendifferenz, Δφι, repräsentiert.
9. Meßsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Umformer-Elektronik zur Ermittlung des Druckdifferenz-Meßwerts (ΧΔρ) anhand wenigstens eines der Primärsignale und/oder anhand des wenigstens einen Treibersignals einen Frequenz-Meßwert (Xf) generiert, der eine Schwingungsfrequenz, fexc, von Vibrationen des wenigstens einen Meßrohrs, insb. von
Biegeschwingungen des wenigstens einen Meßrohrs um eine ein einlaßseitiges erstes Meßrohrende des Meßrohrs und ein auslaßseitiges zweites Meßrohrende des Meßrohrs imaginär verbindende gedachte Schwingungsachse mit einer natürlichen Resonanzfrequenz des Meßwandlers, repräsentiert.
10. Meßsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Umformer-Elektronik zur Ermittlung des Druckdifferenz-Meßwerts (ΧΔρ) mittels des ersten Primärsignals und mittels des zweiten Primärsignals einen Massendurchfluß-Meßwert (Xm) generiert, der eine
Massendurchflußrate, m , von im Meßwandler strömendem Medium repräsentiert,
1 1. Meßsystem nach Anspruch 10 in Verbindung mit Anspruch 8 und 9, bei welchem Meßsystem die Umformer-Elektronik den einen Massendurchfluß-Meßwert (Xm) basierend auf der der
Beziehung:
generiert, wobei Km ein vorab experimentell, insb. im Zuge einer Kalibrierung des Meßsystems und/oder mittels computergestützter Berechnungen, ermittelter, insb. in einem in der Umformer- Elektronik vorgesehenen nichtflüchtigen Datenspeicher als Festwerte intern vorgehaltener,
Meßsystemparameter ist.
12. Meßsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Umformer-Elektronik den Druckdifferenz-Meßwerts (ΧΔρ) unter Verwendung eines, insb. in einem in der Umformer-Elektronik vorgesehenen flüchtigen Datenspeicher intern vorgehaltenen und/oder im Betrieb mittels des Treibersignal und/oder mittels wenigstens eines der Primärsignale erzeugten, Dichte-Meßwert (Xp) generiert, der eine Dichte, p, von im Meßwandler strömendem Medium repräsentiert.
13. Meßsystem nach Anspruch 12 in Verbindung mit Anspruch 9, wobei die Umformer-Elektronik den Dichte-Meßwert (Xp) mittels des Frequenz-Meßwert (Xf) generiert, insb. basierend auf der der Beziehung:
wobei Kp 1 , Kp,2, vorab experimentell, insb. im Zuge einer Kalibrierung des Meßsystems und/oder mittels computergestützter Berechnungen, ermittelte, insb. in einem in der Umformer-Elektronik vorgesehenen nichtflüchtigen Datenspeicher als Festwerte intern vorgehaltene,
Meßsystemparameter sind.
14. Meßsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Umformer-Elektronik zur Ermittlung des Druckdifferenz-Meßwerts (ΧΔρ) mittels des ersten Primärsignals und mittels des zweiten Primärsignals einen Strömungsenergie-Meßwert (XEkin) generiert, der eine von einer Dichte, p, und einer Strömungsgeschwindigkeit, U, des im Meßwandler strömenden Mediums abhängige kinetische Energie, pU2, von im Meßwandler strömendem Medium repräsentiert.
15. Meßsystem nach Anspruch 14, in Verbindung mit den Ansprüchen 10 und 12, wobei die Umformer-Elektronik den Strömungsenergie-Meßwert (XEkin) basierend auf der Beziehung:
Ekin K Ekin (x.
generiert, wobei KEkin ein vorab experimentell, insb. im Zuge einer Kalibrierung des Meßsystems und/oder mittels computergestützter Berechnungen, ermittelter, insb. in einem in der Umformer- Elektronik vorgesehenen nichtflüchtigen Datenspeicher als Festwerte intern vorgehaltener,
Meßsystemparameter ist.
16. Meßsystem nach den Ansprüchen 10 und 12,
- wobei die Umformer-Elektronik den Druckdifferenz-Meßwert basierend auf der Beziehung: generiert, wobei Κς ι, Κς,2, Κς,3, KEkm vorab experimentell, insb. im Zuge einer Kalibrierung des
Meßsystems und/oder mittels computergestützter Berechnungen, ermittelte, insb. in einem in der Umformer-Elektronik vorgesehenen nichtflüchtigen Datenspeicher als Festwerte intern vorgehaltene, Meßsystemparameter sind; und/oder
- wobei die Umformer-Elektronik den Reynoldzahl-Meßwert unter Verwendung sowohl des
Massendurchfluß-Meßwerts (Xm) als auch des Viskositäts-Meßwerts (Χη) generiert, insb.
basierend auf der Beziehung:
XRe = KRe ' T" ' generiert, wobei KRe ein vorab experimentell, insb. im Zuge einer Kalibrierung des Meßsystems und/oder mittels computergestützter Berechnungen, ermittelter , insb. in einem in der Umformer- Elektronik vorgesehenen nichtflüchtigen Datenspeicher als Festwerte intern vorgehaltener, Meßsystemparameter ist.
17. Meßsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Umformer-Elektronik zur Ermittlung des Druckdifferenz-Meßwerts (ΧΔρ) einen Druckabfall-Koeffizienten (Χς) generiert, der einen von der momentanen Reynoldszahl, Re, des strömenden Mediums abhängigen Druckabfall über dem Meßwandler, bezogen auf eine momentane kinetische Energie des im Meßwandler strömenden Mediums repräsentiert, insb. basierend auf der Beziehung:
Kg,3
XC = Κς,1 + Κς,2 - XRe
wobei Κς -ι, Κς,2, Κς,3, vorab experimentell ermittelte, insb. in einem in der Umformer-Elektronik vorgesehenen nichtflüchtigen Datenspeicher als Festwerte intern vorgehaltene,
Meßsystemparameter sind.
18. Meßsystem nach Anspruch 17, in Verbindung mit den Ansprüchen 10 und 12, wobei die Umformer-Elektronik Druckdifferenz-Meßwert unter Verwendung des Druckabfall-Koeffizienten (Χς) generiert, insb. basierend auf der Beziehung:
ix )2
Δρ - C ' Ekm ~ >
Ä P
wobei KEkin ein vorab ermittelter, insb. in einem in der Umformer-Elektronik vorgesehenen nichtflüchtigen Datenspeicher als Festwerte intern vorgehaltener, Meßsystemparameter ist.
19. Meßsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Umformer-Elektronik unter Verwendung des Druckdifferenz-Meßwerts und anhand eines, insb. in einem in der Umformer- Elektronik vorgesehenen flüchtigen Datenspeicher intern vorgehaltenen, ersten Druck-Meßwerts (Xpi), der einen, insb. stromaufwärts eines Auslaßendes des Meßwandlers und/oder stromabwärts eines Einlaßendes des Meßwandlers, im strömenden Medium herrschenden, insb. mittels eines mit der Umformer-Elektronik kommunizierenden Drucksensors gemessenen und/oder mittels des ersten und zweiten Primärsignals des Meßwandlers ermittelten und/oder statischen, ersten Druck, pRef, repräsentiert, einen zweiten Druck-Meßwert (Xp2) generiert, der einen, insb. minimalen und/oder für das Meßsystem als kritisch eingestuften, statischen zweiten Druck, pkrit, innerhalb des strömenden Mediums repräsentiert.
20. Meßsystem nach dem vorherigen Anspruch,
- wobei die Umformer-Elektronik unter Verwendung des zweiten Druck-Meßwerts (XP2) einen Alarm generiert, der ein Unterschreiten eines vorab definierten, minimal zulässigen statischen Drucks im Medium, insb. visuell und/oder akustisch wahrnehmbar, signalisiert; und/oder - wobei die Umformer-Elektronik unter Verwendung des zweiten Druck-Meßwerts (XP2) einen Alarm generiert, der ein, insb. sich anbahnendes, Auftreten von Kavitation im Medium, insb. visuell und/oder akustisch wahrnehmbar, signalisiert.
21. Meßsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, das zum Erzeugen eines einen im strömenden Medium herrschenden statischen Druck repräsentierenden Druck-Meßwerts (Xpi ) weiters einen dem Erfassen eines, insb. stromaufwärts eines Einlaßendes des Meßwandlers oder stromabwärts eines Auslaßendes des Meßwandlers, im in einer das Medium führenden Rohrleitung herrschenden statischen Drucks dienenden, im Betrieb mit der Umformer-Elektronik
kommunizierenden Drucksensor umfaßt.
22. Meßsystem nach einem der vorherigen Ansprüche,
- wobei die Umformer-Elektronik unter Verwendung des Druckdifferenz-Meßwerts einen Alarm generiert, der ein Überschreiten einer vorab definierten, maximal zulässigen Absenkung eines statischen Drucks im durch den Meßwandler strömenden Medium, insb. visuell und/oder akustisch wahrnehmbar, signalisiert; und/oder
- wobei die Umformer-Elektronik unter Verwendung des Druckdifferenz-Meßwerts einen Alarm generiert, der einen durch den Meßwandler provozierten, zu hohen Druckabfall im Medium, insb. visuell und/oder akustisch wahrnehmbar, signalisiert.
23. Meßsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Meßwandler weiters ein
Meßwandler-Gehäuse (100) mit einem, insb. einen Anschlußflansch für ein Medium dem
Meßwandler zuführendes Leitungssegment aufweisenden, einlaßseitigen ersten Gehäuseende und einem, insb. einen Anschlußflansch für ein Medium vom Meßwandler abführendes Leitungssegment aufweisenden, auslaßseitigen zweiten Gehäuseende.
24. Meßsystem nach dem vorherigen Anspruch,
- wobei das einlaßseitige erste Gehäuseende des Meßwandler-Gehäuses (100) mittels eines zwei jeweils voneinander beabstandeten Strömungsöffnungen aufweisenden einlaßseitigen ersten Strömungsteiler (15) und das auslaßseitige zweite Gehäuseende des Meßwandler-Gehäuses
(100) mittels eines zwei jeweils voneinander beabstandeten Strömungsöffnungen aufweisenden auslaßseitigen zweiten Strömungsteilers (16) gebildet sind, und
- wobei der Meßwandler zwei zueinander parallele Meßrohre zum Führen von strömendem Medium aufweist, von denen
- ein erstes Meßrohr (10) mit einem einlaßseitigen ersten Meßrohrende in eine erste
Strömungsöffnung des ersten Strömungsteilers (15) und mit einem auslaßseitigen zweiten Meßrohrende in eine erste Strömungsöffnung des zweiten Strömungsteilers (16) mündet, und - ein zweites Meßrohr (10') mit einem einlaßseitigen ersten Meßrohrende in eine zweite
Strömungsöffnung des ersten Strömungsteilers (15) und mit einem auslaßseitigen zweiten Meßrohrende in eine zweite Strömungsöffnung des zweiten Strömungsteilers (16) mündet.
25. Meßsystem nach dem vorherigen Anspruch,
- wobei der wenigstens einen elektro-mechanischen Schwingungserreger dem Anregen und/oder Aufrechterhalten von gegengleichen Vibrationen des ersten Meßrohrs und des zweiten Meßrohrs, insb. von Biegeschwingungen jedes der Meßrohre um eine das jeweilige erste Meßrohrende und das jeweilige zweite Meßrohrende imaginär verbindende gedachte Schwingungsachse mit einer natürlichen Resonanzfrequenz des Meßwandlers, dient; und/oder
- wobei das mittels des ersten Schwingungssensors erzeugte erste Primärsignal einlaßseitige
Vibrationen des ersten Meßrohrs relativ zum zweiten Meßrohr und das mittels des zweiten Schwingungssensors erzeugte zweite Primärsignal auslaßseitige Vibrationen des ersten Meßrohrs relativ zum zweiten Meßrohr repräsentieren.
26. Meßsystem nach einem der Ansprüche 23 bis 26, wobei der Druckdifferenz-Meßwert (ΧΔρ) eine vom ersten Gehäuseende bis hin zum zweiten Gehäuseende im strömenden Medium insgesamt auftretende Druckdifferenz repräsentiert, insb. derart daß der erste Referenzpunkt für die durch den Druckdifferenz-Meßwert (ΧΔρ) repräsentierte Druckdifferenz im einlaßseitigen ersten Gehäuseende des Meßwandler-Gehäuses (100) und der zweite Referenzpunkt für die durch den Druckdifferenz- Meßwert (ΧΔρ) repräsentierte Druckdifferenz im auslaßseitigen zweiten Gehäuseende des
Meßwandler-Gehäuses (100) lokalisiert sind.
27. Verfahren zum Messen einer innerhalb eines strömenden Mediums auftretenden Druckdifferenz, welches Verfahren folgende Schritte umfaßt::
- Strömenlassen des Mediums durch wenigstens ein Meßrohr;
- Erzeugen eines eine Reynoldszahl, Re, für das strömende Medium repräsentierenden
Reynoldszahl-Meßwerts, sowie
- Verwenden des Reynoldszahl-Meßwerts zum Erzeugen eines Druckdifferenz-Meßwerts, der eine zwischen zwei, insb. innerhalb des Meßwandler lokalisierten, Referenzpunkten im strömenden Medium auftretende Druckdifferenz repräsentiert.
28. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, weiters umfassend Schritte
- des Anregens des wenigstens einen Meßrohrs zu Vibrationen, insb. Biegeschwingungen um eine ein einlaßseitiges erstes Meßrohrende des Meßrohrs und ein auslaßseitiges zweites Meßrohrende des Meßrohrs imaginär verbindende gedachte Schwingungsachse; sowie
- des Erzeugens eines einlaßseitige Vibrationen zumindest des wenigstens einen Meßrohrs repräsentierenden ersten Primärsignals sowie eines auslaßseitige Vibrationen zumindest des wenigstens einen Meßrohrs repräsentierenden zweiten Primärsignals.
29. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch,
- weiters umfassend einen Schritt des Verwendens des ersten Primärsignals und/oder des zweiten Primärsignals zum Erzeugen des Reynoldszahl-Meßwerts, insb. auch zum Erzeugen eines eine Dichte des strömenden Mediums repräsentierenden Dichte-Meßwerts und/oder zum Erzeugen eines eine Massend urchflußrate des strömenden Mediums repräsentierenden Massendurchfluß- Meßwerts; und/oder
- weiters umfassend einen Schritt des Erzeugens eines eine Massend urchflußrate des strömenden Mediums repräsentierenden Massendurchfluß-Meßwerts, insb. mittels des ersten Primärsignals und mittels des zweiten Primärsignals; und/oder
- weiters umfassend einen Schritt des Erzeugens eines eine Dichte des strömenden Mediums repräsentierenden Dichte-Meßwerts.
30. Verfahren nach Anspruch 29, weiters umfassend einen Schritt des Verwendens eines
Massendurchfluß-Meßwerts, eines Dichte-Meßwerts sowie des Reynoldszahl-Meßwerts zum Erzeugen des Druckdifferenz-Meßwerts.
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